葉偉建 何琪明

(1．寧波市高等級(jí)公路建設(shè)指揮部，浙江寧波 315000; 2．舟山市港航管理局嵊泗分局，浙江舟山 316000)

1 概述

雙薄壁高墩連續(xù)剛構(gòu)橋沿承了連續(xù)梁和T型剛構(gòu)梁體連續(xù)、墩梁固結(jié)的結(jié)構(gòu)形式，不但將T型剛構(gòu)不設(shè)支座、無需體系轉(zhuǎn)換，方便施工的優(yōu)點(diǎn)繼承了下來，還使其保持了連續(xù)梁無伸縮縫、行車平順的優(yōu)點(diǎn)。而在形式上通常采用變截面主梁，既能節(jié)約材料，又使得外形美觀。在受力方面，仍視上部結(jié)構(gòu)為連續(xù)梁的結(jié)構(gòu)，并考慮由于橋墩的受力、混凝土收縮徐變以及溫度變化引起的彈塑性變形對(duì)上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響。連續(xù)剛構(gòu)橋梁體系利用其小的抗推剛度來適應(yīng)橋梁的水平變位、利用薄壁高墩大的抗彎剛度保持橋面的平整。因此，雖然連續(xù)剛構(gòu)橋梁起步較晚，但卻得到了較快的發(fā)展，在主跨200 m～300 m范圍內(nèi)應(yīng)用極為廣泛。

2 模擬計(jì)算方法

2．1 模型介紹

某大跨連續(xù)剛構(gòu)橋，跨徑布置為140 m+240 m+140 m。計(jì)算軟件采用的是橋梁博士3．03。全橋主橋分為160個(gè)單元，橋墩單元為161～184，180個(gè)節(jié)點(diǎn)，如圖1所示。

圖1 全橋模型

2．2 預(yù)應(yīng)力損失對(duì)橋的變形與應(yīng)力的影響分析

在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)中為了保證各正截面的強(qiáng)度，通過對(duì)橋梁施加縱向預(yù)應(yīng)力的辦法來實(shí)現(xiàn)，并且可以通過改變預(yù)應(yīng)力鋼筋的位置，合理的控制橋梁由于自重產(chǎn)生的下?lián)稀?/p>

為了分析預(yù)應(yīng)力損失對(duì)連續(xù)剛構(gòu)跨中撓度造成的影響程度，考慮整體折減10%的張拉控制力來分析預(yù)應(yīng)力損失對(duì)撓度和應(yīng)力的敏感性(見圖2)。

圖2 原模型與預(yù)應(yīng)力損失10%兩者撓度差值

2．3 收縮徐變對(duì)橋的變形與應(yīng)力的影響分析

影響混凝土收縮徐變的因素很多。概括地講，主要因素有構(gòu)件性質(zhì)、環(huán)境條件和荷載條件等。其中周圍介質(zhì)的溫度、濕度對(duì)混凝土收縮徐變的影響比較明顯。濕度越大，吸附水的蒸發(fā)量越小，水泥的水化程度越高，水泥凝膠體的密度也越高，收縮徐變也越小。相對(duì)濕度對(duì)加載早期的徐變影響更大。介質(zhì)的溫度對(duì)混凝土收縮影響不大，對(duì)混凝土的徐變有顯著的影響。有關(guān)研究指出，隨著介質(zhì)溫度升高，徐變率將加大，溫度在20℃ ～90℃之間以71℃的徐變率最大，隨后又開始下降并且混凝土本身的材料特性也決定了其離散性較大，實(shí)際情況目前很難模擬準(zhǔn)確。

2．4 相對(duì)濕度變化的影響

在截面形狀明確的情況下，改變影響混凝土周圍的環(huán)境條件，來控制收縮徐變對(duì)橋梁撓度和正應(yīng)力的影響。因此，考慮相對(duì)濕度55%、原模型(恒載+預(yù)應(yīng)力+收縮徐變+活載相對(duì)濕度為70%)、90%三種環(huán)境條件進(jìn)行比較(收縮徐變天數(shù)定為3 600 d)。分析混凝土收縮、徐變對(duì)橋梁下?lián)系挠绊?，分析結(jié)果見圖3，圖4。

圖3 原模型與相對(duì)濕度55%兩者撓度差值圖

圖4 原模型與相對(duì)濕度90%兩者撓度差值圖

2．5 溫度對(duì)橋的變形與內(nèi)力的影響

溫度對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的受力與變形影響很大，并伴隨著溫度的變化而改變，考慮溫度變化對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響是非常必要的。在不同時(shí)刻對(duì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)(應(yīng)力、變形)進(jìn)行量測，其溫度影響結(jié)果是不一樣的。由于溫度變化具有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性，包括了日照溫差、季節(jié)溫差、殘余溫度、驟變溫差、不同溫度場等，而在原定控制狀態(tài)中很難預(yù)先知道溫度的變化情況，因此本文只取系統(tǒng)溫度和溫度梯度來考慮，測量結(jié)果見圖5，圖6。

2．6 各參數(shù)計(jì)算值的比較分析

由表1參數(shù)分析結(jié)果可以得出以下結(jié)論:1)從所有影響因素的分析結(jié)果中得出預(yù)應(yīng)力損失引起的撓度變化最大，計(jì)算模型中當(dāng)橋梁預(yù)應(yīng)力整體損失10%時(shí)，跨中最大撓度增加48%。2)收縮徐變對(duì)撓度的影響，當(dāng)濕度為55%時(shí)，撓度的增幅為6．1%，而當(dāng)濕度為90%時(shí)，撓度減小了6．7%。3)溫度對(duì)跨中撓度的影響，由上述可知溫度對(duì)撓度的影響可以占到10%～20%左右。從模型分析可以知道，在頂板和底板溫差不變的情況下，系統(tǒng)降溫較大的影響著跨中下?lián)?，而系統(tǒng)升溫對(duì)跨中基本沒有影響。

圖5 原模型與系統(tǒng)溫度上升25℃和溫度梯度為5℃時(shí)的撓度差值

圖6 原模型撓度與系統(tǒng)下降25℃和溫度梯度為5℃時(shí)的撓度差值

表1 各參數(shù)計(jì)算值的比較分析結(jié)果

3 結(jié)語

計(jì)算分析預(yù)應(yīng)力的損失、混凝土的收縮、徐變和溫度對(duì)影響連續(xù)剛構(gòu)橋下?lián)虾蛻?yīng)力變化的影響，得出結(jié)論如下:

通過計(jì)算可知，預(yù)應(yīng)力損失引起的撓度變化最大，約占總下?lián)狭康?8%。因此在考慮此類橋梁的下?lián)蠁栴}時(shí)應(yīng)著重分析有效預(yù)應(yīng)力的損失。結(jié)合計(jì)算分析，此類跨徑的連續(xù)剛構(gòu)橋收縮徐變對(duì)撓度的影響約在10%，溫度的影響10%～20%。

預(yù)應(yīng)力損失是影響大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋下?lián)系闹饕?，同時(shí)收縮徐變和溫度的影響不可忽視。

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