曾 勇，李勇岐，孫旭東，李學(xué)欽，薛曉芳，

顧安邦1,2，譚紅梅1,2

（1. 重慶交通大學(xué) 山區(qū)橋梁及隧道工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400074；2. 重慶交通大學(xué) 山區(qū)橋梁結(jié)構(gòu)與材料教育部工程研究中心，重慶 400074）

因跨度大、結(jié)構(gòu)輕、經(jīng)濟(jì)性好、造型美、施工便捷、節(jié)省材料等突出優(yōu)點(diǎn)，鋼管混凝土拱橋在我國得到了較多建造［1］，目前我國的鋼管混凝土拱橋已接近500 多座。與普通鋼筋混凝土不同，鋼管混凝土的管內(nèi)混凝土具有處于3向受壓狀態(tài)、養(yǎng)生時(shí)不澆水、混凝土與外界隔絕、與外界沒有濕度交換等特點(diǎn)［1］。大跨鋼管混凝土拱橋在施工過程中存在多次體系轉(zhuǎn)換，屬于高次超靜定結(jié)構(gòu)，且由于拱橋拱肋弦管內(nèi)混凝土是逐步澆筑形成的，因此弦管內(nèi)混凝土之間存在齡期差別。

李生勇等人［2］基于齡期調(diào)整有效模量法與混凝土彈性徐變理論，分析了某鋼管混凝土鐵路拱橋徐變效應(yīng)。武文杰等人［3］基于混凝土徐變的B3 模型［4］，采用按齡期調(diào)整有效模量法，考慮幾何非線性和施工過程的徐變效應(yīng)，分析了某大跨度中承式鋼管混凝土拱橋的徐變效應(yīng)。蔣偉等人［5］把修正齡期有效模量法和有限單元法進(jìn)行結(jié)合，討論了持荷水平、長細(xì)比、矢跨比、截面含鋼率和混凝土加載齡期等因素對(duì)鋼管混凝土拱試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷囊蛐熳円鸬臋M向穩(wěn)定承載力的影響。曹國輝等人［6］對(duì)8 根鋼管混凝土試件進(jìn)行了870 d 的室內(nèi)環(huán)境徐變測試，基于混凝土徐變的繼效流動(dòng)理論和多軸徐變理論［7-8］，提出了鋼管混凝土徐變系數(shù)預(yù)測模型。彭建新等人［9］引入混凝土換算彈性模量，通過變形協(xié)調(diào)條件推導(dǎo)了鋼管混凝土拱肋應(yīng)力重分布計(jì)算公式，并進(jìn)行了鋼管混凝土拱橋節(jié)段模型的徐變?cè)囼?yàn)驗(yàn)證。

已有的研究表明，徐變對(duì)大跨度鋼管混凝土拱橋的拱肋跨中撓度增量、拱肋鋼管應(yīng)力增加和混凝土應(yīng)力減小具有不同程度的影響，對(duì)鋼管混凝土拱橋的線形、內(nèi)力與結(jié)構(gòu)安全造成較大的影響，徐變效應(yīng)顯著。盡管目前對(duì)鋼管混凝土的徐變進(jìn)行了試驗(yàn)與理論研究，得出許多重要的結(jié)論［10-14］，但鋼管混凝土的徐變影響因素多，徐變效應(yīng)仍需要進(jìn)一步研究。目前，鋼管混凝土拱橋的數(shù)量較多，但對(duì)特大跨鋼管混凝土拱橋的徐變系數(shù)、應(yīng)力重分布特點(diǎn)及實(shí)橋徐變應(yīng)力實(shí)測研究仍然較少，可供參考的鋼管混凝土拱橋徐變?cè)囼?yàn)與現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)依然有限。因此，進(jìn)一步開展特大跨度鋼管混凝土拱橋徐變效應(yīng)研究具有重要理論意義與工程價(jià)值。

單純采用有限元方法或理論分析手段很難全面分析特大跨鋼管混凝土拱橋的徐變效應(yīng)，而結(jié)合鋼管混凝土構(gòu)件模型徐變?cè)囼?yàn)和實(shí)橋應(yīng)力監(jiān)測是研究鋼管混凝土拱橋徐變規(guī)律的重要手段。

本文結(jié)合某特大跨鋼管混凝土拱橋，采用試驗(yàn)、有限元模擬和實(shí)橋應(yīng)力監(jiān)測相結(jié)合的方法，研究特大跨鋼管混凝土拱橋的徐變效應(yīng)。

1 實(shí)橋概況

某特大跨鋼管混凝土拱橋的主孔凈跨460 m，吊桿和立柱間距為12.0 m，如圖1 所示。大橋有2 個(gè)鋼管混凝土桁架拱肋，拱肋間中距為19.7 m，單肢拱肋寬4.14 m。拱頂截面高7.0 m，拱腳截面高14.0 m。每條拱肋由4根Φ1 220 mm×22 mm 鋼管、內(nèi)灌C60混凝土的鋼管混凝土弦桿組成，鋼管混凝土桁架由4根弦桿通過Φ711 mm×16 mm橫聯(lián)鋼管和Φ610 mm×12 mm 豎向鋼管連接而成。橋面以上的拱肋設(shè)“K”形橫撐，橋面以下的拱腳段拱肋設(shè)“米”形撐，橫撐均為空鋼管桁架。

圖1 某特大跨鋼管混凝土拱橋

大橋的施工順序：CS1工序?yàn)殇摴芄羌馨吹跹b順序施工，拱肋合攏，形成無鉸拱，各扣索保留5%左右的索力；CS2—CS9 工序分別為灌注與養(yǎng)護(hù)1?！?＃主弦管內(nèi)混凝土，并相應(yīng)地調(diào)整索力，灌注順序如圖2 所示；CS10 工序?yàn)椴鸪鬯髋c臨時(shí)構(gòu)件，安裝立柱和吊桿；CS11 工序?yàn)榉謩e安裝橋面系的橫梁與縱梁；CS12工序?yàn)殇佋O(shè)橋面鋪裝、欄桿等二期恒載；CS13工序?yàn)?30 d（2 a）時(shí)收縮徐變完成；CS14 工序?yàn)? 000 d（3 a）時(shí)的收縮徐變完成。

圖2 管內(nèi)混凝土的灌注順序

在全橋拱肋的0L， 1/8L， 1/4L， 3/8L，1/2L，5/8L，3/4L，7/8L和L（L為該橋的凈跨徑）等控制截面處，分別安裝應(yīng)變計(jì)，分別測量管內(nèi)混凝土與鋼管的應(yīng)力，其中，0L截面處于南岸拱腳，L截面處于北岸拱腳，4/8L為拱頂處。在每個(gè)控制截面處，混凝土內(nèi)有3 個(gè)埋入式應(yīng)變計(jì)（測量結(jié)果取其均值），鋼管外表面的4個(gè)象限點(diǎn)裝有表貼式應(yīng)變計(jì)。

2 鋼管混凝土構(gòu)件徐變模型試驗(yàn)

2.1 模型試驗(yàn)

鋼管混凝土構(gòu)件的徐變?cè)囼?yàn)往往受試驗(yàn)設(shè)備和場地條件的限制，試驗(yàn)構(gòu)件的直徑都較小，試驗(yàn)結(jié)果能否全面反映特大跨度鋼管混凝土拱橋的大直徑弦桿的鋼管混凝土收縮徐變效應(yīng)需要進(jìn)一步研究。本節(jié)以上述實(shí)橋的拱腳段主弦桿為背景［7，11］，開展大直徑鋼管混凝土構(gòu)件徐變效應(yīng)試驗(yàn)研究，通過模型試驗(yàn)觀測鋼管混凝土收縮徐變引起的內(nèi)力重分布現(xiàn)象，以期從試驗(yàn)的角度研究徐變效應(yīng)。

本模型的幾何縮尺比為1∶2.5，加載噸位結(jié)合實(shí)橋拱腳段弦管的實(shí)際受力和試驗(yàn)室的加載設(shè)備情況，按180 t進(jìn)行模型試驗(yàn)加載。

具體的試驗(yàn)包括2 個(gè)部分：①利用補(bǔ)償模型進(jìn)行鋼管混凝土構(gòu)件收縮與溫度效應(yīng)試驗(yàn)；②利用加載模型進(jìn)行軸心受壓下大直徑鋼管混凝土構(gòu)件的徐變效應(yīng)試驗(yàn)。

混凝土配合比與材料來自于實(shí)橋。補(bǔ)償模型和加載模型的鋼管混凝土構(gòu)件的鋼管截面尺寸均為Φ450 mm×20 mm，內(nèi)灌C60混凝土。補(bǔ)償模型和加載模型的數(shù)量各有1個(gè)，均放置于試驗(yàn)室的同一位置，可以視為是處于相同的溫度與濕度環(huán)境。補(bǔ)償模型不進(jìn)行加載，通過比較補(bǔ)償模型與加載模型之間的應(yīng)變差值，剔除2 個(gè)模型的溫度應(yīng)變和收縮應(yīng)變，從而分離出同一環(huán)境下的加載模型的徐變應(yīng)變。

在管內(nèi)混凝土養(yǎng)護(hù)齡期達(dá)到14 d后，通過反力架上的4 個(gè)千斤頂給加載模型施加總計(jì)180 t 的軸心荷載，每個(gè)千斤頂平均施加45 t的力。各千斤頂后安裝有壓力式傳感器，定期監(jiān)測加載噸位和微調(diào)千斤頂?shù)膲毫?，以使千斤頂?shù)目偧虞d力值保持在180 t。模型在試驗(yàn)初期有明顯的收縮徐變效應(yīng)，需要每天測量應(yīng)變并及時(shí)微調(diào)4個(gè)千斤頂?shù)募虞d力值，后期收縮徐變效應(yīng)趨于平穩(wěn)。為補(bǔ)償加載模型因徐變效應(yīng)可能導(dǎo)致的模型長度變化，在反力架后面安裝若干個(gè)彈簧，從而保證外加荷載不變。模型試驗(yàn)如圖3所示。

圖3 大橋拱腳段主弦管節(jié)段模型試驗(yàn)

在2 個(gè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目缰袖摴芡獗砻娴? 個(gè)圓周4 分點(diǎn)處安裝表貼應(yīng)變計(jì)，跨中截面的混凝土內(nèi)部埋設(shè)3 個(gè)內(nèi)埋式應(yīng)變計(jì)，定期分別測量鋼管與混凝土的應(yīng)力，每次測量時(shí)均記錄當(dāng)時(shí)的溫度和濕度等環(huán)境參數(shù)。由于收縮徐變效應(yīng)的影響，2 個(gè)模型在試驗(yàn)開始時(shí)應(yīng)變?cè)鲩L較大，需每天進(jìn)行應(yīng)變測量，90 d 后每2 d 進(jìn)行1 次應(yīng)變測量，試驗(yàn)半年后每周進(jìn)行1次應(yīng)變測量。整個(gè)試驗(yàn)時(shí)間為期1 a。

為了對(duì)比鋼管混凝土構(gòu)件模型的收縮徐變，在恒溫恒濕的環(huán)境條件下還分別進(jìn)行了7，14，28 和90 d 4 個(gè)加載齡期的C60 素混凝土收縮徐變?cè)囼?yàn)。C60混凝土的材料和配合比與鋼管混凝土構(gòu)件的管內(nèi)混凝土為同一批次材料，混凝土性能一致。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

14 d加載齡期的加載模型的鋼管混凝土的徐變應(yīng)變、徐變系數(shù)和補(bǔ)償模型的鋼管與混凝土的補(bǔ)償應(yīng)變見表1。加載模型中，混凝土承擔(dān)的荷載與其初始值相比降低了53%，鋼管承擔(dān)的荷載與其初始值相比則相應(yīng)地增加了1.20 倍，由初值55 t 增加到122 t，有比較明顯的內(nèi)力重分布效應(yīng)，如圖4所示。通過補(bǔ)償模型的測量結(jié)果剔除溫度應(yīng)變和收縮應(yīng)變后，得到加載模型的徐變應(yīng)變值，應(yīng)變結(jié)果如圖5所示。

表1 加載14 d時(shí)鋼管混凝土的徐變性能和補(bǔ)償模型的應(yīng)變

圖4 模型試驗(yàn)中鋼管和混凝土隨時(shí)間發(fā)展的軸力

圖5 模型試驗(yàn)中鋼管和混凝土隨時(shí)間發(fā)展的應(yīng)變

把鋼管混凝土材料視為1 種統(tǒng)一材料，分析鋼管混凝土的徐變效應(yīng)。相對(duì)于同齡期的素C60混凝土，鋼管混凝土的早期徐變?cè)鲩L率相對(duì)平緩。根據(jù)徐變系數(shù)的定義［7］，從模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到360 d 時(shí)的鋼管混凝土構(gòu)件的徐變系數(shù)僅為1.20，而同齡期C60 混凝土的徐變系數(shù)則為2.22，可以看出加載模型的鋼管混凝土的徐變系數(shù)約為普通C60混凝土徐變系數(shù)的53.6%。

3 鋼管混凝土徐變系數(shù)

考慮管內(nèi)混凝土徐變受鋼管約束影響，從鋼管混凝土構(gòu)件的受力特點(diǎn)出發(fā)，基于混凝土彈性徐變理論，引入管內(nèi)混凝土徐變影響受鋼管約束的變形協(xié)調(diào)關(guān)系，采用的基本假定如下。

（1）管內(nèi)混凝土為彈塑性材料，鋼管為線彈性材料，兩者之間黏結(jié)良好，變形滿足平截面假定。

（2）線性徐變理論適用于管內(nèi)混凝土，即徐變的應(yīng)力增量與應(yīng)變?cè)隽砍烧汝P(guān)系。

（3）不考慮鋼管的套箍約束效應(yīng)，不考慮混凝土收縮與徐變之間的耦合影響。

從而得到考慮鋼管約束的新的徐變系數(shù)φ′(t,τ0)［14-15］：

式中：φ(t，τ0)為素混凝土的徐變系數(shù)；Es和Ec分別為鋼管和混凝土的彈性模量；χ(t，τ0)為混凝土的松弛系數(shù)；α為截面的含鋼率。

式（1）是從鋼管和混凝土變形協(xié)調(diào)以及鋼管混凝土內(nèi)力重分布的特點(diǎn)出發(fā)，得到的考慮鋼管約束作用的新的鋼管混凝土徐變系數(shù)。該公式能反映鋼管混凝土構(gòu)件的徐變，除了有普通混凝土徐變相同影響因素外，鋼和混凝土的彈性模量比、含鋼率等參數(shù)也會(huì)不同程度影響鋼管混凝土的荷載重分布和管內(nèi)混凝土的徐變。

圖6 和圖7 分別給出了鋼管和混凝土的應(yīng)變?cè)囼?yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果，由圖6 和圖7 可見：試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算值吻合較好，誤差較?。荒Ｐ驮囼?yàn)的鋼管應(yīng)變與理論計(jì)算的鋼管應(yīng)變發(fā)展趨勢相同，但模型試驗(yàn)的鋼管應(yīng)變要略大于理論計(jì)算的鋼管應(yīng)變；模型試驗(yàn)的混凝土應(yīng)變與理論計(jì)算的混凝土應(yīng)變發(fā)展趨勢相同，但模型試驗(yàn)的鋼管應(yīng)變要略小于計(jì)算的混凝土應(yīng)變。

圖6 鋼管應(yīng)變計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果

圖7 混凝土應(yīng)變計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果

4 實(shí)橋徐變效應(yīng)

鋼管混凝土拱橋的徐變計(jì)算采用按齡期調(diào)整有效模量法（AEMM）［7］，該方法能考慮結(jié)構(gòu)的形成過程，計(jì)算精度高。管內(nèi)混凝土的徐變系數(shù)采用考慮鋼管約束效應(yīng)的新的徐變系數(shù)，即式（1）計(jì)算，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算參數(shù)和施工過程參照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行選取。

計(jì)算分析過程考慮了拱肋形成過程中的構(gòu)件的數(shù)量增減、混凝土的齡期特性、結(jié)構(gòu)剛度、截面幾何特性等參數(shù)的變化。當(dāng)管內(nèi)混凝土為液態(tài)時(shí)，混凝土當(dāng)作外荷載分析，其彈性模量為0；混凝土固結(jié)后其彈性模量按0.8Ec計(jì)算。計(jì)算采用分離式計(jì)算模型［10，16］，即把鋼管與混凝土分別作為獨(dú)立的梁單元，在共用的節(jié)點(diǎn)處保持二者的節(jié)點(diǎn)自由度一致，管內(nèi)混凝土的徐變效應(yīng)通過節(jié)點(diǎn)變形協(xié)調(diào)條件來實(shí)現(xiàn)。

按灌注混凝土的施工工序劃分時(shí)間段，起始時(shí)刻為t1，后續(xù)時(shí)刻依次為t2，t3，···tn，相應(yīng)的時(shí)間段 為： Δt1=t2-t1， Δt2=t3-t2， … ， Δtn=tn+1-tn。每個(gè)時(shí)間段結(jié)束時(shí)進(jìn)行1 次迭代計(jì)算，計(jì)算出相應(yīng)的單元應(yīng)力增量和節(jié)點(diǎn)位移增量。

4.1 管內(nèi)混凝土彈性模量的影響

為了對(duì)比不同混凝土彈性模量對(duì)分析結(jié)果的影響，混凝土彈性模量分別取42.5 和36.0 GPa，且考慮徐變系數(shù)分別取式（1）與普通混凝土的徐變系數(shù)共計(jì)4個(gè)工況進(jìn)行分析。具體工況如下。

工況1：混凝土彈性模量取36.0 GPa，徐變系數(shù)采用普通混凝土的徐變系數(shù)計(jì)算。

工況2：混凝土彈性模量取為36.0 GPa，徐變系數(shù)采用式（1）計(jì)算。

工況3：混凝土彈性模量取為42.5 GPa，徐變系數(shù)采用普通混凝土的徐變系數(shù)計(jì)算。

工況4：混凝土彈性模量為42.5 GPa，徐變系數(shù)采用式（1）計(jì)算。

恒載作用下3 a 后該橋拱肋的4 個(gè)工況的撓度如圖8 所示。從圖8 可以看出：工況1 下大橋的跨中撓度為42.4 mm，工況2 下大橋的跨中的撓度結(jié)果為44.4 mm，工況3 的跨中撓度為42.6 mm，工況4 的跨中的撓度為43.6 mm?；炷翉椥阅Ａ康娜≈祵?duì)撓度的影響不甚明顯，這是因?yàn)殇摴艿膹椥阅Ａ科鹬饕饔?，混凝土彈性模量的作用相?duì)較小。

圖8 大橋拱肋3年后的撓度

拱腳與拱頂?shù)纳?、下弦管的混凝土壓?yīng)力隨齡期變化情況分別如圖9—圖12 所示。4 個(gè)工況下的混凝土應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果有較大的不同，這主要是混凝土彈性模量的取值不同所致。4 個(gè)工況下的鋼管應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果基本一致。徐變系數(shù)采用式（1）計(jì)算得到的應(yīng)力與采用普通混凝土的徐變系數(shù)計(jì)算得到的混凝土應(yīng)力相比，在前60 d 時(shí)應(yīng)力比較接近，后面就偏?。换炷翉椥阅Ａ咳≈荡蟮墓r，在前60 d時(shí)應(yīng)力比較接近，后面就偏小。

圖9 拱腳上弦管的混凝土應(yīng)力隨齡期變化情況

圖10 拱頂上弦管的混凝土應(yīng)力隨齡期變化情況

圖11 拱腳下弦管的混凝土應(yīng)力隨齡期變化情況

圖12 拱頂下弦管的混凝土應(yīng)力隨齡期變化情況

大橋建成后3 a 后的拱肋上、下弦的鋼管應(yīng)力沿跨徑分布如圖13—圖14所示。4個(gè)工況下的拱肋上弦鋼管表面應(yīng)力沿跨徑分布情況的變化趨勢總體一致，數(shù)值接近；不同數(shù)值的混凝土彈性模量對(duì)鋼管應(yīng)力影響較小，混凝土彈性模量的作用相對(duì)較小。4 個(gè)工況下的下弦鋼管表面應(yīng)力沿跨徑分布情況基本一致。

圖13 大橋建成后3 a后拱肋上弦鋼管表面應(yīng)力沿跨徑分布情況

圖14 大橋建成后3 a后拱肋下弦鋼管表面應(yīng)力沿跨徑分布情況

4.2 幾何非線性的影響

考慮幾何非線性后，在工況2下的大橋拱肋3 a后的撓度見圖15。由圖15 可知，撓度由工況2 時(shí)的44.5 mm 變化到46.1 mm，增加3.6%。幾何非線性對(duì)跨中撓度的增加不顯著。

圖15 考慮幾何非線性后工況2 下拱肋3 a 后的撓度分布

考慮幾何非線性后，在工況2 下的大橋拱肋上、下弦鋼管壓應(yīng)力沿跨徑分布情況如圖16—圖17 所示。考慮幾何非線性后，拱肋不同截面受幾何非線性的影響是不同的，其中拱腳上弦管的鋼管應(yīng)力增長9%，拱腳下弦管的鋼管應(yīng)力增長47%，但是拱頂?shù)挠绊憛s很小。幾何非線性對(duì)拱肋縱向不同部位的應(yīng)力有不同程度的影響，其中拱腳部位影響最為明顯。

圖16 考慮幾何非線性前后拱肋上弦鋼管表面應(yīng)力對(duì)比

圖17 考慮幾何非線性前后拱肋下弦鋼管表面應(yīng)力對(duì)比

考慮幾何非線性后，在工況2 下的大橋拱肋上、下弦鋼管內(nèi)的混凝土壓應(yīng)力沿跨徑分布情況如圖18—圖19 所示?？紤]幾何非線性后，拱腳上弦管的混凝土應(yīng)力增長43%，拱腳下弦管的混凝土應(yīng)力增長30%，對(duì)混凝土的應(yīng)力影響也較明顯。幾何非線性對(duì)拱肋縱向不同部位的應(yīng)力有不同程度的影響，其中上弦鋼管拱頂部位的應(yīng)力卻變小了，影響較為復(fù)雜。

圖18 考慮幾何非線性前后拱肋上弦鋼管內(nèi)的混凝土應(yīng)力對(duì)比

圖19 考慮幾何非線性前后拱肋下弦鋼管內(nèi)的混凝土應(yīng)力對(duì)比

4.3 不同計(jì)算方法的區(qū)別

大跨拱橋成橋階段計(jì)算分析一般采用內(nèi)力疊加法，而施工階段計(jì)算分析則采用應(yīng)力疊加法［17］。應(yīng)力疊加法是考慮各截面的形成過程，累計(jì)各施工階段下的各截面的應(yīng)力值。內(nèi)力疊加法是在施工過程中累積各截面內(nèi)力，再按成橋復(fù)合計(jì)算各截面受力。若不計(jì)施工中拱的彈性壓縮和體系轉(zhuǎn)換，內(nèi)力疊加法就是全橋1次形成的1次加載分析［17］。

成橋3 a 后的拱肋上、下弦鋼管和混凝土的應(yīng)力隨跨徑分布情況分別如圖20 和圖21 所示。用2種方法分別計(jì)算得到的鋼管應(yīng)力結(jié)果之間差別較小。其中，2 種方法分別計(jì)算的上弦鋼管應(yīng)力最大區(qū)別位置在拱肋1/8 跨徑處，差別約為16%；而2種方法分別計(jì)算的下弦鋼管應(yīng)力最大區(qū)別位置在拱肋1/4 跨徑處，差別約為13%；用2 種方法分別計(jì)算得到的上、下弦鋼管應(yīng)力在1/8L截面至1/4L截面范圍內(nèi)區(qū)別較大，而拱腳至1/8L截面、1/4L截面至拱頂范圍的鋼管應(yīng)力卻總體區(qū)別較小。

圖20 拱肋上、下弦鋼管應(yīng)力沿跨徑分布

圖21 拱肋上、下弦管內(nèi)混凝土應(yīng)力沿跨徑分布

用2 種方法分別計(jì)算得到的管內(nèi)混凝土應(yīng)力結(jié)果之間有一定差別。其中，2 種方法分別計(jì)算的上弦管內(nèi)混凝土應(yīng)力最大區(qū)別位置在拱肋1/8 跨徑處，差別約為40%；而2種方法分別計(jì)算的下弦管內(nèi)混凝土應(yīng)力最大區(qū)別位置在拱肋1/4 跨徑處，差別約為39%。當(dāng)然由于混凝土應(yīng)力較小，比值差別大并與意味著區(qū)別明顯。由內(nèi)力疊加法得到的管內(nèi)混凝土應(yīng)力總體上均小于應(yīng)力疊加法得到的管內(nèi)混凝土應(yīng)力。

5 實(shí)橋?qū)崪y值與有限元計(jì)算值的對(duì)比

從拱肋施工開始，該橋就開始測量關(guān)鍵截面的鋼管與混凝土的應(yīng)力，積累了應(yīng)力實(shí)測數(shù)據(jù)。限于篇幅，本節(jié)僅列舉有代表性的2 號(hào)弦管應(yīng)力與管內(nèi)混凝土應(yīng)力的測量值與計(jì)算值的結(jié)果。

圖22—圖23 顯示了2 號(hào)弦管的鋼管與混凝土的應(yīng)力實(shí)測值與計(jì)算值的對(duì)比。從圖22 可知，鋼管應(yīng)力的計(jì)算值與實(shí)測值較為接近，其中在工序10 下，跨中截面鋼管應(yīng)力的計(jì)算值為88.1 MPa，而實(shí)測值為91.8 MPa；在北岸拱腳截面，鋼管應(yīng)力的實(shí)測值為73.9 MPa，計(jì)算值為77.9 MPa，均較為一致；2 號(hào)弦管的鋼管應(yīng)力的計(jì)算值與實(shí)測值變化趨勢一致，都隨工序的增加而增加，且二者的數(shù)值比較接近。

圖22 拱肋2號(hào)弦鋼管的測量值與計(jì)算值對(duì)比

從圖23可知，混凝土應(yīng)力的與計(jì)算值與實(shí)測值卻存有較大差別。計(jì)算結(jié)果顯示隨施工工序遞增，混凝土應(yīng)力有變大的趨勢，其中最大值位于拱腳截面，壓應(yīng)力最大計(jì)算值為7 MPa，但混凝土應(yīng)力的實(shí)測結(jié)果則相對(duì)復(fù)雜許多，有拉壓應(yīng)力交替出現(xiàn)，但數(shù)值較小，實(shí)測最大壓應(yīng)力不超過4 MPa?；炷翍?yīng)力的數(shù)值較小，外部因素（如溫度變化、測量誤差等）對(duì)其有較大影響。而鋼管應(yīng)力的數(shù)值較大，測量誤差的影響程度相對(duì)較小，與計(jì)算值接近。

圖23 拱肋2號(hào)弦管混凝土的測量值與計(jì)算值

6 結(jié) 論

（1）鋼管混凝土構(gòu)件的早期徐變效應(yīng)顯著，存在明顯的荷載重分布現(xiàn)象。試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮?80 t 荷載持續(xù)加載1 a 后，鋼管承擔(dān)的荷載增加了1.2 倍，混凝土承擔(dān)的荷載則相應(yīng)地下降了53%。

（2）從實(shí)橋的實(shí)測應(yīng)力數(shù)據(jù)可以看出，由于徐變效應(yīng)，隨著時(shí)間的增長，特大跨鋼管混凝土拱橋中鋼管的應(yīng)力增加，混凝土的應(yīng)力減少。鋼管應(yīng)力的實(shí)測值與計(jì)算值總體一致，數(shù)值較大，變化趨勢相同，但是管內(nèi)混凝土應(yīng)力的實(shí)測值與計(jì)算值之間存在差別，且實(shí)測值相對(duì)復(fù)雜。

（3）在目前鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)范中，高強(qiáng)度鋼材往往要搭配高標(biāo)號(hào)混凝土，這對(duì)初應(yīng)力較小的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是合適的，但對(duì)初應(yīng)力較大的大跨度鋼管凝土拱橋而言，拱肋需要高型號(hào)鋼材，但管內(nèi)混凝土的應(yīng)力較小，不需要高標(biāo)號(hào)的混凝土，而且通過有限元與現(xiàn)場實(shí)測計(jì)算發(fā)現(xiàn)，混凝土的彈性模量對(duì)全橋的剛度影響不大。

（4）鋼管混凝土的徐變系數(shù)大多在試驗(yàn)室條件下得到，但由于實(shí)橋的復(fù)雜性，可能會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)橋徐變之間存在較大誤差，從而使徐變有限元分析與實(shí)橋測量結(jié)果之間存在差別。