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1、城市轻轨高架桥连续箱梁时效变形试验摘 要:结合北京地铁13号线八达岭高架桥中预应力混凝土高架桥连续箱梁的实桥变形观测试验,以试验数据回归分析了基于综合时效的梁体后期变形.分析结果表明:统计回归所得的时效变形系数,其早期值比按我国铁路规范及ACI(AmericanConcretEinstitute)规范修正式计算所得的徐变系数略偏大,终极系数却偏小,同类轻轨高架桥梁结构后期变形按规范设计有足够的安全保证,但应严格控制早期时效变形.所提出的回归分析方法可为轻轨桥梁后期变形的预测提供参考.关键词:城市轻轨;高架桥;时效变形;试验 我国城市轨道交通高架
2、桥上的线路采用整体道床轨道形式,钢轨通过扣件直接与承轨台连接,线路标高仅依靠扣件的调节量来实现.有关研究资料表明,扣件留给梁体后期变形的调节量非常有限[1-2].如不能有效控制桥梁后期时效变形增量,将会造成扣件破坏、整体道床开裂、线路不平顺,引起严重的交通环境振动,并可能危及线路开通后列车的运营安全,对整体道床的维修养护也会造成较大影响.因此,研究城铁高架桥梁的时效变形规律,有效预测其终极值,提出有效控制时效变形增量方案,成为城市高架轨道交通中桥梁设计与施工面临的重要问题.混凝土的收缩徐变、预应力损失及环境温湿度变化等因素是引起桥梁变形的主要原因
3、.对于预应力混凝土连续梁,因截面高度变化、配筋形式及结构工作环境复杂等原因,要精确计算各因素引起的时效变形大小是极其繁杂的.本文作者针对北京地铁13号线八达岭高架桥中的预应力钢筋混凝土连续箱梁(单箱单室)的实桥时效变形,提出了基于截面应变变化规律的连续梁时效变形系数回归分析方法.1实桥时效变形观测试验1.1桥梁概况地铁13号线八达岭辅路高架桥为四跨预应力混凝土连续箱梁,其桥跨布置17.275m+32m+32m+17.275m,采用单箱单室箱梁截面.梁顶、底板厚0.20m,标准段腹板厚0.35m,加厚段腹板厚0.60m,桥面顶板悬臂长2m;混凝土等
4、级为C50,弹性模量取3.55×104MPa;预应力钢绞线采用直径为Φj15.20mm高强低松弛预应力钢绞线(GB/T5224-1995标准),标准强度fpk=1860MPa,弹性模量Ep=195GPa,张拉控制应力σcon=0.75fpk=1395MPa;普通钢筋采用Φ-Ⅰ、Φ-Ⅱ级.桥梁施工采用满布支架现场浇注混凝土的施工方法.1.2试验方法实桥时效变形观测采用相对高程差法和应变观测法.相对高程差法通过观测点与基点(支座点)之间相对高差的长期观测,可直接得出桥梁上拱度或挠度的变化规律,从而预测最终时效变形值,其方法原理简单,试验结果直观.应变
5、观测法通过预埋在选定截面梁体内的VCE-4200型振弦式内埋应变计及配套的数据采集仪,监测梁体混凝土应变随时间的发展变化,其结果可反应截面变形及应力重分布等变化情况.应变观测截面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,测点YB1、YB2、YB3、YB4及高差法观测点GC1、GC2如图1所示.试验观测时间从预应力筋张拉后开始,历时约1a.数据处理时分别取顶板、底板应变及高差平均值.1.3试验结果分析(1)相对高差法测量时效上拱度在连续梁的各跨支座及跨中处分别布设水准点,每一截面位置分别在箱梁顶板两端设两个水准点,用两点的相对高差平均值代表该截面的上拱度值.整联连续梁中32m跨
6、跨中的上拱度最大,其观测值如图2所示.张拉预应力筋后的短时间内,箱梁底板受预应力作用产生很大的弹性压缩变形,而顶板出现快速的上拱,因此观测曲线形成突变.随后的2~3个月内,由于混凝土的收缩徐变发展迅速,使梁体上拱度增加较快.同时,因预应力的损失,使预应力对梁体产生的反拱弯矩有所减小,当收缩徐变产生的上拱度增量小于预应力损失产生的上拱度减少量时,曲线出现短暂的下凹段(30~60d).随着施工进度发展,轻轨高架桥上增加了二期恒载的作用,东西两跨32m梁跨中的上拱度变化曲线出现了第二次下凹段,反拱变形有所减小.预应力筋张拉后3个月左右,预应力损失已趋于
7、稳定,混凝土收缩徐变继续缓慢发展,梁体上拱度有少量的增加,约1a左右上拱度趋于稳定,其值约在14mm附近变化,但变化幅度很小.在张拉后的2~12个月内,上拱度的增量维持在8mm左右,如果在此段时间内安装轨道扣件,桥梁后期变形增量可满足扣件调节量要求[1].(2)应变观测混凝土微应变ε(受压为正,受拉为负)总体上呈增长趋势,这与混凝土徐变现象大体一致.但试验过程中预应力混凝土梁体受到自重、二期恒载、混凝土收缩徐变、预应力作用及环境变化等因素共同作用,所测得的微应变变化规律与单纯的混凝土徐变应变变化规律不同.在张拉后的一段时间内,预应力的时效损失没有
8、混凝土徐变增长快,应变呈单一增长趋势,其后的变化与高差观测法中的实验结果相似.由于徐变增长速度减慢及预应力时效损失继续的发展、二期恒载的
