预应力桥梁的徐变及措施分析

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1、预应力桥梁的徐变及措施分析摘要：对预应力混凝土桥梁徐变效应进行了分析，指出预应力混凝土桥梁的徐变具有不确定性和实效性两个特点。徐变的时效性和不确定性也决定了对于桥梁的徐变的计算很难得到精确值。为改善预应力混凝土桥梁的徐变值，建议从设计阶段和施工阶段改善桥梁的徐变。　　关键词：预应力桥梁；徐变效应；时变性；不确定性　　　　1.前言　　近年来，随着预应力混凝土的研究开发与发展，预应力混凝土的应用也越来越广泛。其中预应力混凝土在桥梁中的应用也日益普遍。预应力混凝土桥梁在各国混凝土桥梁中均占到很大的比例。预应力混凝土桥梁凭借其跨越能力强，行车舒适、施工技术成熟、工程造价低、养护简单等

2、等诸多优点，在各种桥梁中处于竞争优势地位。然而随着预应力混凝土桥梁的飞速发展，桥梁的收缩徐变问题也越来越突出。一直以来预应力混凝土桥梁的收缩徐变问题一直是桥梁界研究的热点问题。　　2.预应力混凝土桥梁徐变效应　　在长期荷载作用下，混凝土的变形随着时间不断增长的现象称为混凝土的徐变。徐变是混凝土的时变性质，徐变贯穿预应力混凝土桥梁的建设及整个服役期，徐变按照时间的改变而改变。预应力混凝土桥梁的徐变效应主要体现以下几个方面：（1）混凝土和钢筋的应力应变随着时间的变化而变化。预应力混凝土桥梁在使用过程中由于混凝土的自由徐变受到钢筋的约束，同一混凝土截面上的混凝土及钢筋的应力将随着时

3、间的变化而发生应力重分布。（2）桥梁的挠度或者上拱度随着时间的变化而变化。预应力混凝土桥梁在自重及预应力作用下，截面不均匀受压，混凝土的徐变将导致桥梁的曲率随着试件的变化而递增，桥梁的挠度或者拱度随着时间的增加而增加。（3）在荷载持续作用下，徐变降低和预应力混凝土桥梁截面的刚度。在荷载持续作用下，混凝土的徐变使得混凝土的应变增加，降低了混凝土的应力与应变比，桥梁截面的有效刚度也随着时间而降低，从而导致桥梁上拱或者下挠。（4）混凝土的徐变影响预应力混凝土桥梁的开裂。在预应力混凝土桥梁的钢筋锚固部分存在高应力区及应力集中，混凝土的徐变可能会促使混凝土裂缝提前出线或者加速裂缝扩展。

4、（5）混凝土徐变可能改变桥梁的脆性破坏。由于混凝土徐变的存在，徐变将会间接的影响叠加活荷载的应力峰值的出现。同时由于混凝土为脆性材料，徐变将可能影响桥梁上混凝土的脆性破坏。　　3.预应力混凝土桥梁徐变的特点　　3.1时变性　　预应力桥梁的时变性是指在预应力混凝土桥梁中，收缩徐变引起的应力及应变相互影响并随时间的变化而变化。时变性是混凝土徐变本身固有性质。随着时间的改变，预应力混凝土桥梁的的内力和变形随着时间的改变而不断变化。当前各国关于预应力混凝土徐变性的计算公式都是关于时间的函数。目前计算时变性较为按精确的计算方法是按照龄期调整的有效模量法及其领域相关的方法。　　3.2不确

5、定性　　预应力混凝土桥梁在施工及营运过程中会受到各种偶然因素、不可预知的环境及荷载作用。这些不确定因素很多，主要表现在这些因素的随机性模糊性及未知性等三个方面。根据预应力桥梁的背景不同其不确定因素可分为以下几类：（1）材料参数的不确定性。桥梁结构中，结构材料组成不尽相同，结构的形式和钢筋布置也不同，并且这些材料均存在各种各样的缺陷，这些不确定因素对预应力混凝土的破坏和耐久性影响很大。（2）荷载的不确定性。一般说来荷载主要分永久荷载和可变荷载。例如在可变荷载中，船撞、地震等偶然荷载对预应力混凝土桥梁的影响具有很大的不确定性。（3）桥梁结构尺寸的不确定性。一般说来桥梁的结构尺寸确

6、定好之后，就决定了确定桥梁的最终的承载能力。在结构计算中，若在预应力混凝土桥梁的敏感部位的结构的尺寸发生改变，这种微小变化往往会使桥梁整体结构处于不利状态。同时现阶段对于桥梁结构尺寸的不确定性的研究还未成熟。　　4.改善预应力桥梁徐变的措施　　对于预应力混凝土桥梁徐变控制措施，方法很多，归纳起来主要分设计阶段和施工阶段两个阶段。　　4.1设计阶段　　预应力混凝土桥梁对于线形要求精度比较高，因此在其设计阶段应综合对比各种徐变计算理论，选用最符合实际工程的徐变理论和计算模型，保证预应力桥梁的设计满足现形要求。选择合理的徐变理论对桥梁进行计算时要综合考虑环境变化及荷载变化等不确定因

7、素对于预应力桥梁徐变变形的影响；同时合理的材料参数、结构形式和预应力水平等对确定桥梁的徐变变形量也很重要。对于重要性等级要求较高的桥梁徐变计算还必须进行细致分析及相关结构试验，以对理论结果进行修正。在准确预估结构徐变变形的基础上，可预先在设计阶段采用相关措施以减小徐变变形对于桥梁线形的影响。　　4.2施工阶段　　施工阶段对于预应力混凝土桥梁的徐变影响比较大，施工条件的优劣直接影响桥梁正常使用下的线形。（1）影响预应力混凝土的收缩和徐变的因素很多，在外部因素中温度和湿度等外部因素影响很大。因此在施工过程中