高明洲 赫英毅

(中鐵九局集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110051)

·橋梁·隧道·

談杭長(zhǎng)客專(zhuān)江山港特大橋連續(xù)梁混凝土徐變效應(yīng)

高明洲 赫英毅

(中鐵九局集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110051)

通過(guò)有限元軟件橋梁博士與MIDAS建立結(jié)構(gòu)模型，對(duì)杭長(zhǎng)客專(zhuān)江山港特大橋連續(xù)梁混凝土后期徐變變形進(jìn)行了計(jì)算，并對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，得出江山港大橋的后期變形主要由徐變控制，MIDAS的計(jì)算結(jié)果比橋梁博士的計(jì)算結(jié)果偏小些，為施工單位提供了各節(jié)段準(zhǔn)確的立模標(biāo)高，確保了該橋順利合龍。

連續(xù)梁，混凝土，非應(yīng)力應(yīng)變，徐變，效應(yīng)

1 工程概況

江山港連續(xù)梁橋?yàn)楹奸L(zhǎng)客運(yùn)專(zhuān)線中一個(gè)重要的部分，大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，梁全長(zhǎng)為421.5 m，計(jì)算跨度為(75+2×135+75)m，軌道鋪設(shè)為無(wú)砟軌道，高鐵專(zhuān)線設(shè)計(jì)時(shí)速達(dá)到350 km/h。

2 江山港特大橋后期徐變變形分析

2.1 基本計(jì)算參數(shù)

1)材料特性。C55混凝土：彈性模量為3.55 MPa；密度為2 650 kg/m3；泊松比：0.2；線膨脹系數(shù)為0.000 01；預(yù)應(yīng)力鋼絞線為1 860 MPa，Ep=1.95 MPa。

2)計(jì)算縱向預(yù)應(yīng)力損失有關(guān)參數(shù)。波紋管孔道摩阻系數(shù)：u=0.230 rad；波紋管孔道偏差系數(shù)：k=0.002 5 m-1；錨具回縮(一端)：Δ=6 mm；鋼筋松弛系數(shù)：ξ=0.025。

錨口及喇叭口損失：按錨外控制應(yīng)力的6%計(jì)算。

3)荷載。一期恒載：混凝土結(jié)構(gòu)自重，考慮鋼筋容重為γ=26 kN/m3；二期恒載：包括鋼軌、扣件、軌道板、附屬設(shè)施等。取值為126.84 kN/m；預(yù)應(yīng)力：縱向預(yù)應(yīng)力鋼索錨下張拉控制應(yīng)力有1 210 MPa，1 230 MPa，1 250 MPa，1 280 MPa四種。設(shè)計(jì)活載采用ZK活載圖式作為列車(chē)豎向活載。掛籃荷載：掛籃荷載總重按照掛籃設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算，取120 t/套。

4)徐變系數(shù)。中國(guó)TB 10002.3—2005鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范以下簡(jiǎn)稱(chēng)中鐵05規(guī)范。

2.2 有限元模型

采用有限元分析軟件橋梁博士與MIDAS建立其模型，并對(duì)其鋪軌后若干年進(jìn)行徐變變形計(jì)算分析。

江山港特大橋有限元模型主要包括主梁、掛籃、預(yù)應(yīng)力筋三部分。有限元建立模型，預(yù)應(yīng)力鋼筋用預(yù)應(yīng)力束模擬，掛籃則以荷載形式添加。

江山港大橋的空間有限元模型見(jiàn)圖1。

2.3 采用橋博、MIDAS 計(jì)算所得結(jié)果的對(duì)比與分析

按照中鐵05規(guī)范計(jì)算所得結(jié)果的對(duì)比分析。

2.3.1 應(yīng)力

選取最大懸臂階段、邊跨合龍后、中跨合龍后、鋪軌后、鋪軌后5年和鋪軌后20年時(shí)，橋梁博士、MIDAS按照中鐵05規(guī)范(TB 10002.3—2005)計(jì)算所得的橋梁中心線頂、底板順橋向正應(yīng)力作為研究對(duì)象，進(jìn)行對(duì)比分析。采用兩種軟件計(jì)算所得各階段主梁應(yīng)力對(duì)比圖見(jiàn)圖2～圖13。

由圖2～圖5可知，在最大懸臂狀態(tài)階段、邊跨合龍后采用兩種軟件計(jì)算所得的江山港大橋主梁頂、底板的應(yīng)力基本一致。

由圖6～圖13可知在中跨合龍后，鋪軌后，鋪軌后5年，20年時(shí)，采用橋梁博士計(jì)算所得主梁的頂、底板應(yīng)力均較采用MIDAS計(jì)算所得的大。

2.3.2 后期變形

以鋪軌后橋梁的線形為基準(zhǔn)，選取鋪軌后5年和20年時(shí)，采用橋梁博士、MIDAS按照中鐵05規(guī)范(TB 10002.3—2005)計(jì)算所得的江山港大橋主梁后期變形作為研究對(duì)象，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。采用兩種軟件計(jì)算所得鋪軌后未來(lái)幾年橋梁的后期變形曲線見(jiàn)圖14，圖15。

由圖14，圖15可知，在鋪軌后5年，20年時(shí)，與采用MIDAS計(jì)算所得結(jié)果相比，采用橋梁博士計(jì)算所得由于混凝土徐變引起主梁的上拱初期較小、后期較大。鋪軌5年后，采用橋博計(jì)算所得由于徐變引起主梁最大上拱值為采用MIDAS計(jì)算所得的1.2倍；鋪軌20年后，采用橋博計(jì)算所得由于徐變引起主梁最大上拱值為采用MIDAS計(jì)算所得的1.36倍。

3 結(jié)語(yǔ)

連續(xù)梁橋的徐變問(wèn)題對(duì)橋梁后期變形具有重要影響作用，對(duì)混凝土連續(xù)梁展開(kāi)徐變的專(zhuān)題研究分析十分必要，通過(guò)對(duì)杭長(zhǎng)客運(yùn)專(zhuān)線江山港(75+2×135+75)m特大橋徐變效應(yīng)的對(duì)比分析研究，得出如下結(jié)論：

1)江山港大橋的后期變形主要是由徐變控制的，徐變引起橋面的上拱。2)在中鐵05規(guī)范下，通過(guò)運(yùn)用橋梁博士與MIDAS計(jì)算得出的結(jié)果較為相似，MIDAS的計(jì)算結(jié)果比橋梁博士的計(jì)算結(jié)果偏小些。3)通過(guò)有限元軟件模擬大橋的整個(gè)施工過(guò)程，并詳細(xì)準(zhǔn)確地計(jì)算該橋的后期徐變變形，從而為施工單位提供了各節(jié)段準(zhǔn)確的立模標(biāo)高，確保了該橋順利合龍，誤差非常小，而且還將確保在將來(lái)的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中軌道的平順性和乘車(chē)的舒適性。4)研究結(jié)果也將對(duì)其他大跨度橋梁的設(shè)計(jì)和施工有很強(qiáng)的指導(dǎo)性。

[1] Thomas E.Malyszko.徐變預(yù)測(cè)法評(píng)述[J].國(guó)外橋梁，1984(2)：116.

[2] R. H. EVANS， F. K. KONG.預(yù)應(yīng)力混凝土的徐變[J].國(guó)外橋梁，1980(5)：269.

[3] 周 履，諸 林，黎錫吾.長(zhǎng)跨度預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路連續(xù)梁的收縮徐變計(jì)算[J].橋梁建設(shè)，1984(4)：96-98.

On creep effect of continuous beam concrete at Jiangshangang Super-large Bridge along Hangzhou-Changsha Passenger Railway

Gao Mingzhou He Yingyi

(ChinaRailway9thGroupCo.,Ltd,Shenyang110051,China)

According to the finite element software, Bridge Doctor, and MIDAS to establish structural models, the paper undertakes the calculation of the creep deformation in the later period at continuous beam concrete of Jiangshangang Super-large Bridge along Hangzhou-Changsha Passenger Railway, has the comparative analysis of results, and concludes the deformation at the later period of Jiangshangang Bridge can be controlled by the creep, and the calculation of MIDAS is less than the one of Bridge Doctor, so as to provide the accurate formwork erection elevation and ensure the smooth closure of the bridge.

continuous beam, concrete, non-stress strain, creep, effect

2015-01-16

高明洲(1971- )，男，高級(jí)工程師

1009-6825(2015)09-0151-03

U445.57

A