混凝土的收缩徐变分析是桥梁结构分析中一个非常重要的问题。利用有限元计算软件Midas,以某大桥实际工程为背景对桥梁进行了模拟,分析了混凝土收缩、徐变对悬臂浇筑预应力混凝土桥梁前几个梁段线形的影响,并提出施工控制措施。

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混凝土收缩与徐变对大跨径预应力混凝土连续箱梁桥变形影响分析 郭峰张万军

(州市公路管理局，赣江西赣州 3 10 ) 4 0 0

摘要：混凝土的收缩徐变分析是桥梁结构分析中一个非常重要的问题。利用有限元计算软件 Mia, d s以某大桥实际工程为背景对桥梁进行了模拟，分析了混凝土收缩、变对悬臂浇筑预应力混凝土桥梁前几个梁段线形的影响，徐并提出施工控制措施。 关键词：收缩；变；徐预应力混凝土；变形收缩和徐变是混凝土材料的一种固有时变特 l生，其对大跨径预应 t收缩开始时的混凝土龄期，= d ' t 3。 o力混凝土桥梁施工的线形和应力有着很大的影响。 s (t一收缩开始的龄期为， ts, )计算考虑的龄期为 t时的收缩应 () 1桥梁梁段施工中，受压区来自梁体截面的上段部分，尤其在大变； 跨度梁式桥中，混凝土的收缩和徐变会引起跨中梁段的下挠，使桥梁在 3 1 -依水泥种类而定的系数，日5; 8c D=施工线形受到破坏，不能满足成桥线形要求。() 2桥梁结构中，偏压墩柱 R卜-}环境年平均相对湿度(, H 7%;%)R= 0 会由于徐变的发生使弯矩增加，增大初始偏心，降低了结构的承载能 f= 2/ m; m 5Nm 力。( ) 3预应力混凝土构件，混凝土自身体积发生收缩徐变导致预应力其余 R o10 t l; o1 M a H= 0%;= df= 0 P。。￣筋的松弛，锚具的变形或滑移产生预加应力损失，若估计不足将导致施根据上述混凝土收缩系数的计算方法，对贡江大桥混凝土 1、8 31、工预拱度预测控制偏小。( ) 4箱梁组合截面，混凝土的收缩徐变会导致 2、24、67、0天的收缩系数进行计算， 43、25、5 10其结果见表 1所示。 截面应力的重分布。组合截面的材料 I质的不同，不能够发生协调变生 2贡江大桥混凝土徐变系数的变化规律 . 2形，强制性的改变结构材料的形状，就会发生内力的变化，从而引起整贡江大桥混凝土应力水平处于 5 E位-0,徐变实际发生状态<r< . 8个组合截面应力的重新分布。( ) 5悬臂施工时，混凝土龄期短，在施工中不能用线性徐变理论去分析，其混凝土的徐变系数是随着加载龄期与发生体系转换时，前期结构继承下来的应力状态所产生的徐变变形增加载时间的改变而变化的。混

合理论集成了老化理论混凝土的加载隋量受到后期结构的约束，导致结构内力的重分布。() 6大体积混凝土构况与先天理论混凝土后期的加载隋况。据此，给出了混凝土的徐变系数件，往往因为混凝土的收缩、徐变导致结构构件表面开裂，而加大了计算的一般表达式：从 结构在承受荷载作用下发生变形，甚至破坏的概率。 (f= ( ) f0 卜 ') t () 4名义徐变系数。表达式： 1工程背景贡江特大桥主桥采用大跨径预应力变截面混凝土连续箱梁结构， 丸=删 ( ) () 卢 f 0 () 5全长 5 9从左到右分别为 2— 9墩， 8m, 3 2#最大悬臂长达 6 m, 7合拢段长其中‰=4 1。厶= .+M a 0 8P 8度为 2 m。箱梁顶板宽 1. m, 8 4底板 7 1. 6梁底变化曲线为 1次 3~ 0 5 m, 0 . 8抛物线。主梁采用三向预应力混凝土结构。 主桥箱梁悬臂段分别划分为 9块和 l块， 7 0号块为支架现浇，边眦 ) 跨直线段采用支架现浇，合拢段采用反吊挂篮底篮现浇，其余阶段采用挂篮悬浇。合拢顺序为先合拢 4 m边跨， 3再合拢 7 m辅跨、3 m中跨， 6 16 加载后徐变随时间发展系数： 最后合拢 16 0 m辅跨。各跨合拢段施工完成同时解除该跨对应的墩梁 临时固结。 2大桥混凝土收缩徐变的规律 () 6 ) 收缩徐变是混凝土重要的物理特I生，直接影响混凝土施工中的结构内力与位移，是混凝土收缩徐变控制计算中首要解决的问题。其受到混凝土组成材料和配合比、环境的温度、湿度和养护条件，结构构件截面面积，混凝土龄期及结构承受荷载的大小和性质等条件的影响而发生改变。 以上各式中：Ⅱ t载时的混凝土龄期( )o3 d,= d t贡江大桥主梁与桥墩分别采用 C 5与 C 0 5 4混凝土进行施工，混凝 t_算考虑时刻的混凝土龄期； _{ _寸 土各项性能指标均满足设计技术规范。粗骨料选用抗压强度大于 (t_力载龄期为 t计算考虑龄期为 t to_口，)’ o,时的混凝土徐变系数； 10 a 0 MP的岩石或压碎指标不大于 1%的碎石， 0细集料采用粗砂。 R .环境年平均相对湿度，H= 0; H_ R 7 % 2大桥混凝土收缩系数的取值 . 1 h—构件理论厚度(,= A A为构件截面面积， mm) 2&, h U为构件与大针对混凝土连续梁桥

结构中，主要计算结构收缩的位移量。我国公气 s接触的周边长度，= A/= 0 0 m; h 2 uu 10 m 路桥规范对混凝土收缩系数给出了一般表达式： 度等级 C 0到 C 5混凝土在 2 d龄期时的平均立方体抗 2 2 8 ( )压强度，= 2/ 1 f 5 Nmm; m ( ) f f=‰ ( ), 一^ 5 N/= 5 mm; 名义收缩系数： e e- o -￣一 (. Z f) () 2其余 R o lO t 1;, 1 M ah= 0 m H= O%;= dfo 0 P;o10 m。 1 c=￣ 一

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其：(=00。中 J 1(] )6~】 1+ . 1 i. t1 m5。=5『% l 收缩随时间发展的系数 8:

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在贡江大桥混凝土施工中，混凝土施工参数是既定的，在上述混凝土收缩应变计算中已经给出。即可得到，贡江大桥混凝土在 1、8 4 31、、 2 3、、、5l0 2 25 7、天的徐变系数如表 1 4 6 0所示。 3施工中混凝土收缩徐变效应有限元分析本文对贡江大桥主跨施工中混凝土收缩徐变效应进行有限元分析，参数取值如下： () 3 材料混凝土设计强度：=5,m; 5Nm z弹性模量： . 0e Nm: E 3 507,z=5 k 线膨胀系数：0/; 1 elq容重： k/ 5混凝土混凝土龄期设定为3 .【 2 Nm; 5 5 C 天，环境相对湿度为 7%; O混凝土构件开始加载时间为 (下转 4页 ) 4