摘要;簡要介紹廠徐變理論,以及該理論在橋梁預拱度設置用的應用.通過橋梁博士和GQJS軟件對預拱度進行計算,結果表明:合理的利用徐變理論,能較好的解決橋梁施工中的預拱度設置難題。
關鍵詞:徐變橋梁 混凝土 預拱度
中圖分類號:U445.4 文獻標識碼:^ 文章編號:1006一7973(2006)09.0058—02
一、引言
隨著大量預應力混凝土橋梁的修建與使用.預應力混凝土橋梁設計的理論與實踐也在逐步發展和完善。但是,由于混凝土徐變引起的非線形變化過大、乃至混凝土開裂等現象在橋梁工程中普遍存在。
關于混凝土的徐變理論很多,不同的科學工作者給予考慮的因素的不同.所提出的計算模型也不—樣,在模式的計算形式上.歸納起來有兩種。一是將徐變系數表達成各分項系數乘積的形式,如ACl209(1 982)的規定;二是將徐變系.表達成各分項系數之和的形式,如CEB—F!P(i 978)將徐變系數表達成初始瞬時變形、滯后彈性變形和淀變變形三犧分之和。主要有:美國ACI209委員會推薦模式、國際預應力協會CEB—HPl978模式(簡稱MC78)、CEB~FIPl990模式(簡稱Mcg0)、BP2模式、澳洲1988年混凝土規范(AS3600).我國橋梁規范(J1了023—85)中建議采用國際預應力協會CEB—FIPl978模式。
本文以南方某混凝土預應力剛構大橋為研究背景,利用徐變理論對該橋進行分析.井結合GQJS和橋梁博士軟件.計算出橋梁施工的預拱度,并指導施工的進行。
二、工程背景
該橋主橋上部結構為52+90+s2米三跨預應力(C50)混凝土連續剛構,由2個T組成,主{喬全長194米。主橋箱量為單箱單室豎直腹板斷面,主墩采用雙支矩形薄壁墩身,基礎采用群枉E加承臺基礎。過渡墩采用矩形薄壁空心墩,基礎采用單排柱加承臺基礎。
兩側引橋為8×30預制小箱梁.梁高1.50米.每斷面4片箱梁。
氣候狀況:該區屬于亞熱帶季風海洋性氣候,冬無嚴寒.夏無酷暑.常年溫和濕潤,雨量充沛.陽光充足.無霜期長。本區受季風影響.全年降雨量分布不均,其中4~9月為雨季,
降雨量占全年82%。年降雨量為1130.2~2829.3mm,平均降雨置為1750.4mm。
三、徐變理論簡介
隨著持荷時間的增長.材料隨時間逐漸發展的變形.統稱為徐變或徐變變形?;炷猎嚰跓o荷載作用下.在—段較長的時間內,由于蒸發、溫度改變和混凝土內部材料的化學物理變化.還會產生隨時間變化的干縮、溫度伸縮和自身變形。把同樣尺寸形狀的加荷試灃和不加荷試件置于同一環境中.將加荷試件隨時間發展的變形減去不加荷試件以加荷時劃為起點的隨時間發展的變形.其差值稱為混凝土的徐變。如果加荷的應力不太大以至可以略去加荷瞬間混凝土變形中的塑怛塑性部分時,其總的荷載變形只包括瞬時彈性變形和徐變變形兩部分。
在混凝土硬化以后,在一段相當長的時間內.它的物理特性如強度、彈性模量、徐變等,還與澆筑后經歷的時間的長短有關。為了說明上述屬性.在這里引人齡期和加載齡期兩個概念。所謂混凝土的齡期是從混凝土澆筑到計算時刻的那一段時間.加載齡期則是從混凝土澆筑到施加荷載或預應力的那段時間。
預應力混凝土梁受混凝土徐變影響很大,而混凝土的徐變本身就是—個十分復雜的物理力學過程。影響混凝土徐變的因素很多。其主要因素有:
1)混凝土在長期荷載作用下產生的應力大小。
2)混凝土的組成成分和配合比。
3)力荷里混凝土的齡期。加荷時混凝土齡期越短,則徐變越大,見圖1。
4)養護及使用條件下的溫度與濕度。
當環境介質的溫度和濕度保持不變時.混凝土內水分的逸失取決于構件的尺寸和體表比(構件體積與表面積之比)構件的尺寸越大.體表比越大。徐變就越?。潢P系如圖2所示。
圖2構件尺寸與徐變的關系
關于混凝土的徐變理論很多.不同的科學工作者給予考慮的因素的不同.所提出的計算模型也不—樣,在模式的計算形式I:,歸納起來有兩種。一是將徐變系數表達成各分項系數乘積的形式.如ACl209(1982)~;二是將徐變系數意越.成各分項系數之和的形式.如CEB-FIP(1978)將徐變系數表達成初始瞬時變形、滯后彈性變形和流變變形三郵分之和。主要有:
美國ACl209委員會推薦模式
國際預應力協會CEB-FIPl978模式(簡稱~Jc70)
CEB-FIPl990模式:簡彌MCgO)
BP2模式
澳洲1988年混凝土規范(AS3600)
BP2模式是美國的z.P.Banzant在總結了前人大量實驗數據的基礎卜提出的,形式上最復雜。目前各種計算模式的計算結果與實驗數據的符合程度存在差異。適用范圍也不盡相
同。一般認為.國際標準規范中關于徐變系數的計算規定,只限于十分狹小的實驗數據,其影響因素的考慮也不全面.且不適合7天以內或者1年以上的徐變,在和CEB—FIP(1978)
和ACl209(1978)等規范比較的基礎上.BP模式的計算結果與.其次是CEB-FIP。我國橋梁規范(JTJ023-85)中建議采用國際預應力協會CEB—FIPl978模式。
圖3繪制出廠各不同徐變模型0~100天的徐變系數??梢园l現加載初期除澳洲AS3600規范外.各模型的徐變系數相差不大。但隨齡期的增加。按ACl209、MC78、MC90和AS3600模型計算的徐變系數均增加較快.唯BP2模式計算的徐變系數增加緩慢,因此對預應力混凝土計算建議采用BP2模型。
混凝土的加載齡期(天)
圍3不同徐變模型的徐變系數比較
預拱度的計算
已經發生的徐變撓度變形,計算大橋采用徐變理論計算施工
預拱度結果如圖4所示:cccccc
圖4每階段計算的預拱度值
坐標以主橋最左端為原點。以橋梁模板為橫坐標,以模板的預拱度為縱坐標。計算結果顯示預拱度設置趨勢與實際情況符合的較好。
四、結束語
對預應力混凝土連續梁橋收縮徐變分析的方法進行了探討。重點分析了BP2計算模式及其在計算施工中的應用。算例分析表明:收縮徐變對預應力混凝土連續粱橋徐變形的影響
均不容忽視.在預拱度設置中必須予以重視。
參考文獻
【1】范立礎主編.橋糶工程.北京.人民交通出版社.1996.286~ 287.
【2】肖汝誠編著.橋梁結構分析及程序系統.北京.人民交通 出版社.2002.144—163.
【3】揚炳成.公路橋巢電算.北京.人民交通出版社.1996.50— 55.
【4】江見鯨主蝙.混凝土結構工程學.北京.中田建筑工業出 版社.1998.449—452.
【5】揚美良.徐變系數計算的實用敖學表達式.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