大跨度连续梁混凝土徐变控制.pdf

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2014年5月建材与装饰交通建设大跨度连续梁混凝土徐变控制艾进孝（中铁十七局集团第六工程有限公司）摘要：本文在阐述混凝土徐变机理和影响与表现特征的基础上，结合具体工程实例，就大跨度连续梁混凝土徐变控制进行了重点研究，然后就混凝土桥梁施工注意事项进行了阐述。关键词：大跨度连续梁；混凝土；徐变控制；注意事项中图分类号：U445.57文献标识码：B文章编号：1673-0038（2014）19-0209-02引言以根据主梁最大悬臂状态时顶板束产生弯矩和梁体自重产生弯预应力混凝土连续梁桥是最近20年来或内修建的主要桥矩平衡来配筋；对于底板束控制可以根据底板束产生负弯矩抵消梁类型之一。但是预应力混凝土连续梁桥在运营过程中出现了由于体系转换、二期恒载、活载等产生的正弯矩抑制梁体下挠来很多病害，特别是主跨的持续下挠已成为困扰国内外桥梁建设配筋。由图1可以看出该桥后期中跨徐变下挠明显，所以选择张拉者进行设计、施工、养护的主要难题。因此在连续梁桥的设计以中跨底板的4束ZBy备用钢束，每束为17准15.2，张拉控制力为及施工过程中必须对徐变加以控制。3320kN，张拉时间为桥面铺装后3个月进行。备用钢束如图1，采取张拉体内备用束控制法的徐变变形图如图2。1混凝土徐变控制1.1徐变机理图1底板钢束布置图混凝土发生收缩徐变是由于结构材料由于吸附了水层，在应力作用下，水泥胶凝材料的剪切和滑动作用使得水泥石产生粘稠变形，在结构层和界面部位的水分发生转移，引起材料发生体积收缩。再者，由于混凝土骨架的弹性变形受到水泥胶凝体的约束，混凝土的结构会发生一定滞后变形，如果应力过大，混凝土内的部分结晶发生轻微裂隙甚至破坏引起变形。1.2影响与表现特征混凝土的收缩徐变是一个长期过程，结构变形随着时间的推移不断发展增加。徐变控制结构的长期挠度变形，与加载龄期和时间之间存在非弹性变形关系。长时间的徐变增长会导致桥图2预留预应力束的徐变变形图面纵坡坡度发生变化，徐变过大有可能使结构发生撕裂破坏，在由图2可以看出，张拉中跨备用预应力束20年后，对边跨的混凝土徐变的同时，伴随着结构内力重分布，结构内部的应力逐徐变变形没有多大影响，中跨跨中徐变变形比原设计下挠减少渐被释放，在施工过程中，结构体系发生转换，混凝土压杆变化2.1mm。产生额外的挠度变形。混凝土的收缩徐变是一个比较复杂的长3.2延长桥面铺装时间期衰减过程，对于高标号、大体积的混凝土结构而言，收缩徐变桥面铺装的时间对于桥梁的后期徐变变形影响较大，理论上产生的影响更为明显。延长桥面铺装的时间越长桥梁后期徐变越小，考虑到实际施工和2工程概况运营时间延长不可能太长。现将铺设时间延长为半年，所得徐变长兴特大桥中心里程为DK162+333.73，起讫里程为：变形结果如图3。DK151+767.08~DK172+900.37。全长21133.29m；本连续梁位于长兴特大桥的627#耀630#墩，连续梁段全长266.6m。本桥与申苏浙皖高速公路于K43垣900处交会，设计为上跨式（70.85+125+70.85）m预应力混凝土连续箱梁。其中628、629号墩间梁段上跨申苏浙皖高速公路，最大跨度为125m；公铁两线夹角为37毅。本桥627#耀630#墩下部为钻孔灌注桩基础，桩径为1.5m、2.2m钻孔桩，双层矩形承台，双线矩形实体墩。3徐变控制图3延长桥面铺装半年桥面徐变变形图3.1设计体内预应力由图3可知延长桥面铺装半年20年后中跨跨中徐变下挠对于预应力箱梁，预应力主要作用是为结构提供轴力和弯6.3mm，边跨徐变上拱2.9mm，比原桥面铺装中跨减小6.5mm，边矩。预应力的大小对结构长期挠度影响较大。对于顶板束控制可跨减小1.1mm。·209· 交通建设建材与装饰2014年5月3.3徐变控制质情况放坡开挖。在实际施工条件下，满足桥梁强度和经济合理的条件下，可4.3墩柱施工安全防护措施以将2种方法结合起来控制徐变。计算结果如图4。墩柱均位于现高速公路水沟外侧，距离公路较远。施工时，我项目部采用的是定作的组合钢模板，强度高，稳定性好，并采用与模板配套的组合式背撑，不需要支架支撑，在装模的过程中，机械施工时，安排专人进行现场指挥。基本不会影响高速公路的安全。4.4挂篮施工安全防护措施根据混凝土预制箱梁各部位施工与高速公路设施的相对关系以及对高速公路安全造成的影响，制定相应的挂篮防护措施。图4综合两种方法变形图为了满足公路防水、防坠落安全要求，挂篮下部和周边用型钢、由图4可以看出20年后徐变边跨上拱3.2mm，中跨徐变下木板、方木、防水材料等做成安全、可靠的全封闭箱体，并在高速挠5.4mm，综合2种措施使边跨徐变减小了0.8mm，中跨徐变减公路上搭设钢管门架行车通道。挂篮防护采用全封闭结构，最底小了7.1mm。部用型钢焊接成方状网格作为支撑，型钢上铺方木，方木上满面3.4各方法对比分析布设木板，并在板上钉铁皮，搭接处涂防水材料密封，此层防护在徐变控制研究中以上两种方法对该桥徐变控制都有效果，作为防落、防水平台；挂篮四周用1m高的的木板进行封闭。钢管为了进一步研究哪种方法效果更好，对以上两种方法作对比分门架防护采用全封闭结构，下部设三道钢管架立架，上部用型钢析，表1是两种方法在桥梁运营20年后徐变变形值的比较。焊接成方状网格作为支撑，型钢上铺方木，方木上满面布设木表1两种方法在运营20年后徐变变形值（单位：mm）板，并在板上钉铁皮，搭接处涂防水材料密封，此层防护作为防控制方法边跨上拱中跨下挠边跨上拱减小值中跨跨中下挠减值落、防水平台；为了满足公路防水、防坠落安全要求，钢管门架下原措施4.012.5--部和周边用型钢、木板、方木、防水材料等做成安全、可靠的全封设计体内预应力3.610.40.42.1延长半年二期2.96.31.16.2闭箱体。综合两种方法3.25.40.87.15结束语从表1可以看出，延长桥面铺装在实际施工中比较实用的，综上所述，本文主要通过设计体内预应力和延长铺装时间两可以根据实际情况具体确定延长时间。种方法对大跨度连续梁进行徐变控制并做对比研究，通过实验4混凝土桥梁施工注意事项可以看出，对于大跨预应力可以采用延长桥面铺装时间，来减小梁体的后期变形。4.1钻孔桩施工技术保证措施及安全防护措施在施工前进行施工放样，确定桩基承台到高速公路的水沟边参考文献之间的距离。已现场查明宁杭铁路客运专线范围内无地下管线、[1]陈太聪，苏成，韩大建.桥梁节段施工过程中混凝土收缩徐变效应仿真电线、水管等隐藏设施。根据现场调查，在施工墩桩基时，对高速计算[J].中国公路学报，2003，16：55~58.公路的排水沟不会有影响，在进行桩基施工时，现有围栏对桩基[2]朱益德.预应力混凝土桥梁施工过程仿真分析[D].广州：华南理工大学，施工有影响，所以必须将高速公路的路基防护栏改移到高速公2006.路的路基边坡的坡脚处。在施工完墩柱后再恢复到原来位置。此[3]周细辉，刘雪锋，汪维安.采用ANSYS进行混凝土徐变收缩分析的研究外，根据现场调查，及立面图上可以看出，墩进行桩基施工时，必[J].公路与汽运，2006，116（5）：83~85.须先进行场地平整，下挖，否则将无法施工钻孔桩基础，为保证足够的施工场地，先用挖机将铁路红线内的土方挖除，用装载车收稿日期：2014-4-25运到弃土场，土方挖除后，再将高速公路左侧排水沟外沿的浆砌作者简介：艾进孝（1977-），男，工程师，本科，从事桥梁工作。片石从上往下拆除，在拆除的过程中，不得将片石、粘土等杂物弃于高速公路的排水沟内，如在施工中不小心有杂物弃于水沟中时，及时进行清除，保证高速公路的排水畅通。在拆除护坡后，用人工将拆除后的护坡顶修整平顺。如在施工过程中，对水沟有所破坏，及时进行修复。4.2承台施工安全防护措施在施工承台时，必须向下挖，为保证开挖后边坡的稳定，开挖采用1：0.5~1：1.1的坡，视土质情况而定，因此，在承台开挖后，将会影响高速公路的排水沟及路基的稳定性。为防止发生滑坍事故，在承台开挖前采取沿高速公路水沟边打钢板桩或施工圆木桩的防护方案，所以，在桩基施工完后，采用沿水沟边打防护钢板桩的方法进行防护；或采用圆木桩进行防护，其余三面按地·210·