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混凝土徐变及其在桥梁预拱度设置中的应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2007-03-30  来源:《中国水运》第06卷 第十期   作者:邓科 李之达 李金鑫
核心提示:混凝土徐变及其在桥梁预拱度设置中的应用

摘要;简要介绍厂徐变理论,以及该理论在桥梁预拱度设置用的应用.通过桥梁博士和GQJS软件对预拱度进行计算,结果表明:合理的利用徐变理论,能较好的解决桥梁施工中的预拱度设置难题。

关键词:徐变桥梁  混凝土  预拱度

中图分类号:U445.4    文献标识码:^    文章编号:1006一7973(2006)09.0058—02

    一、引言

    随着大量预应力混凝土桥梁的修建与使用.预应力混凝土桥梁设计的理论与实践也在逐步发展和完善。但是,由于混凝土徐变引起的非线形变化过大、乃至混凝土开裂等现象在桥梁工程中普遍存在。

   关于混凝土的徐变理论很多,不同的科学工作者给予考虑的因素的不同.所提出的计算模型也不—样,在模式的计算形式上.归纳起来有两种。一是将徐变系数表达成各分项系数乘积的形式,如ACl209(1 982)的规定;二是将徐变系.表达成各分项系数之和的形式,如CEB—F!P(i 978)将徐变系数表达成初始瞬时变形、滞后弹性变形和淀变变形三牺分之和。主要有:美国ACI209委员会推荐模式、国际预应力协会CEB—HPl978模式(简称MC78)、CEB~FIPl990模式(简称Mcg0)、BP2模式、澳洲1988年混凝土规范(AS3600).我国桥梁规范(J1了023—85)中建议采用国际预应力协会CEB—FIPl978模式。

   本文以南方某混凝土预应力刚构大桥为研究背景,利用徐变理论对该桥进行分析.井结合GQJS和桥梁博士软件.计算出桥梁施工的预拱度,并指导施工的进行。

  二、工程背景

   该桥主桥上部结构为52+90+s2米三跨预应力(C50)混凝土连续刚构,由2个T组成,主{乔全长194米。主桥箱量为单箱单室竖直腹板断面,主墩采用双支矩形薄壁墩身,基础采用群枉E加承台基础。过渡墩采用矩形薄壁空心墩,基础采用单排柱加承台基础。

   两侧引桥为8×30预制小箱梁.梁高1.50米.每断面4片箱梁。

   气候状况:该区属于亚热带季风海洋性气候,冬无严寒.夏无酷暑.常年温和湿润,雨量充沛.阳光充足.无霜期长。本区受季风影响.全年降雨量分布不均,其中4~9月为雨季,

降雨量占全年82%。年降雨量为1130.2~2829.3mm,平均降雨置为1750.4mm。

  三、徐变理论简介

   随着持荷时间的增长.材料随时间逐渐发展的变形.统称为徐变或徐变变形。混凝土试件在无荷载作用下.在—段较长的时间内,由于蒸发、温度改变和混凝土内部材料的化学物理变化.还会产生随时间变化的干缩、温度伸缩和自身变形。把同样尺寸形状的加荷试沣和不加荷试件置于同一环境中.将加荷试件随时间发展的变形减去不加荷试件以加荷时划为起点的随时间发展的变形.其差值称为混凝土的徐变。如果加荷的应力不太大以至可以略去加荷瞬间混凝土变形中的塑怛塑性部分时,其总的荷载变形只包括瞬时弹性变形和徐变变形两部分。

   在混凝土硬化以后,在一段相当长的时间内.它的物理特性如强度、弹性模量、徐变等,还与浇筑后经历的时间的长短有关。为了说明上述属性.在这里引人龄期和加载龄期两个概念。所谓混凝土的龄期是从混凝土浇筑到计算时刻的那一段时间.加载龄期则是从混凝土浇筑到施加荷载或预应力的那段时间。

   预应力混凝土梁受混凝土徐变影响很大,而混凝土的徐变本身就是—个十分复杂的物理力学过程。影响混凝土徐变的因素很多。其主要因素有:

  1)混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小。

  2)混凝土的组成成分和配合比。

  3)力荷里混凝土的龄期。加荷时混凝土龄期越短,则徐变越大,见图1。

  4)养护及使用条件下的温度与湿度。

  当环境介质的温度和湿度保持不变时.混凝土内水分的逸失取决于构件的尺寸和体表比(构件体积与表面积之比)构件的尺寸越大.体表比越大。徐变就越小.其关系如图2所示。

图2构件尺寸与徐变的关系

    关于混凝土的徐变理论很多.不同的科学工作者给予考虑的因素的不同.所提出的计算模型也不—样,在模式的计算形式I:,归纳起来有两种。一是将徐变系数表达成各分项系数乘积的形式.如ACl209(1982)~;二是将徐变系数意越.成各分项系数之和的形式.如CEB-FIP(1978)将徐变系数表达成初始瞬时变形、滞后弹性变形和流变变形三邮分之和。主要有:

  美国ACl209委员会推荐模式

  国际预应力协会CEB-FIPl978模式(简称~Jc70)

  CEB-FIPl990模式:简弥MCgO)

  BP2模式

  澳洲1988年混凝土规范(AS3600)

   BP2模式是美国的z.P.Banzant在总结了前人大量实验数据的基础卜提出的,形式上最复杂。目前各种计算模式的计算结果与实验数据的符合程度存在差异。适用范围也不尽相

同。一般认为.国际标准规范中关于徐变系数的计算规定,只限于十分狭小的实验数据,其影响因素的考虑也不全面.且不适合7天以内或者1年以上的徐变,在和CEB—FIP(1978)

和ACl209(1978)等规范比较的基础上.BP模式的计算结果与.其次是CEB-FIP。我国桥梁规范(JTJ023-85)中建议采用国际预应力协会CEB—FIPl978模式。

   图3绘制出厂各不同徐变模型0~100天的徐变系数。可以发现加载初期除澳洲AS3600规范外.各模型的徐变系数相差不大。但随龄期的增加。按ACl209、MC78、MC90和AS3600模型计算的徐变系数均增加较快.唯BP2模式计算的徐变系数增加缓慢,因此对预应力混凝土计算建议采用BP2模型。

混凝土的加载龄期(天)

    围3不同徐变模型的徐变系数比较

预拱度的计算

已经发生的徐变挠度变形,计算大桥采用徐变理论计算施工

预拱度结果如图4所示:cccccc

图4每阶段计算的预拱度值

   坐标以主桥最左端为原点。以桥梁模板为横坐标,以模板的预拱度为纵坐标。计算结果显示预拱度设置趋势与实际情况符合的较好。

    四、结束语

    对预应力混凝土连续梁桥收缩徐变分析的方法进行了探讨。重点分析了BP2计算模式及其在计算施工中的应用。算例分析表明:收缩徐变对预应力混凝土连续粱桥徐变形的影响

均不容忽视.在预拱度设置中必须予以重视。

    参考文献

【1】范立础主编.桥粜工程.北京.人民交通出版社.1996.286~    287.

【2】肖汝诚编著.桥梁结构分析及程序系统.北京.人民交通    出版社.2002.144—163.

【3】扬炳成.公路桥巢电算.北京.人民交通出版社.1996.50—    55.

【4】江见鲸主蝙.混凝土结构工程学.北京.中田建筑工业出  版社.1998.449—452.

【5】扬美良.徐变系数计算的实用敖学表达式.湖南交通科  技.2000.26(1).

   Abstract:the theory of creep is simply introduced.and the implication of which in the setup

of pre—camber of bri dge.The cal cu lat i on of pre—camber i s done by software Dr.bri dge and GqJS,the result indicates that:it could solve the problems of pre—camber in bui Iding bridge if thetheory of creep used properly.

   Key word:Continuous variation  Bridge  Concrete Pre-crown   

 
 
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