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1、顶推法施工的曲线连续梁桥截面实测应力分析2005年4月铁道工程April2005第2期总86)JOURNALOFRAILWAYENGINEERINGSOCIETYNO.2(Ser.86)文章编号:1006--2106(2005)02—0023—04顶推法施工的曲线连续梁桥截面实测应力分析李承君周世军(铁道科学研究院铁道建设研究所,北京100081)提要:在采用顶推法施工的曲线连续梁桥的主梁内预埋的钢筋计测得的混凝土应力远大于理论经计算结果,这主要是由混凝土收缩徐变变形中的非弹性变形包含在钢筋计中引起的.本文提出了用于扣除混凝土实测应力中收缩徐
2、变非弹性变形影响的两种计算方法,并且将徐变对实测应力影响计算进行了特殊考虑,在一座大桥进行施工监控中使用取得了较好的效果.关键词:曲线梁;收缩;徐变;应力中图分类号:U443文献标识码:A本文的工程背景为一座跨度为7x50m,中线位于曲率半径R=I380.965IT/圆曲线上的采用顶推法施工的曲线连续梁桥.根据有关资料显示,该桥是国内目前顶推施工的曲线连续梁桥中跨度最大的,其技术在同类桥梁中具有领先水平.本文是对该桥实施施工控制工作的一部分.1顶推施工过程中曲线连续梁桥的分析对曲线桥而言,梁在承受竖向弯曲作用时,由于曲率的影响,必然产生扭转,
3、而扭转又将导致挠曲变形,从而产生弯扭耦合现象.这就使曲线梁的变形也是弯曲和扭转的叠加.同时不论荷载偏心与否梁内均产生弯矩与扭矩,支承处也承受较大的扭矩.另外,曲线梁桥的反力与直线梁桥相比,有外梁变大,内梁变小的倾向.由于箱形薄壁结构自身的特点,在曲线箱形梁中还存在翘曲变形和畸变变形,翘曲扭转应力在薄壁曲线梁中占有较大比重,其具体数值视曲率大小,宽跨比等情况而定.采用顶推法施工的中等跨度桥梁,结构的内力和变形随着顶推的进行不断变化.需对桥梁的每一施工阶段进行详尽的分析和实测验证.为了反映结构在施工过程中实际受力状态,除了进行可靠的理论分析外,还
4、在主梁的一些受力典型断面埋设了测试元件(钢筋计)进行实测验证.钢筋计的变形和混凝土的变形具有一致性.由钢筋计测得的应变可以分为两部分:一部分是由力的因素(包括结构自重,预应力等产生的内力以及预应力,收缩,徐变等在超静定结构内生的次内力)引起弹性应变,另一部分是由于混凝土收缩,徐变引起的非弹性应变.与弹性应变对应的应力在理论计算时已经计入,在对钢筋计实测值进行处理时,不需再考虑该部分应变的影响.而非弹性应变虽然不会引起截面应力,但在钢筋计的测量结果中却有所反映,使根据实测的应变得出的应力远大于理论值,因此在实际应用中需要从实测值中扣除非弹性应变
5、的影响.2施工过程中实测应力修正计算根据该桥顶推施工的特点及预埋元件在实测时可能出现的诸如安装应力,零点漂移,温度漂移等问题,本文提出了两种方法对实测应力进行修正计算:方法一直接计算混凝土的收缩徐变应变量;方法二利用截面内力平衡条件考虑收缩徐变的影响.2.1直接计算混凝土的收缩徐变应变量当不考虑温度引起的应变时,混凝土结构的应变可以表达为:￡=￡+t3+t3(1)即总的应变中包括了弹性应变,收缩应变和徐变应变.总的收缩徐变变形引起的非弹性应变为e(t,T)=收稿日期:2o04—06—20李承君研究实习员女1997年11月出生24铁道工程200
6、5年4月(f,+(f,7j.定义虚应力如下:由收缩徐变变形中的非弹性应变部分引起的钢筋计中的应力值,换算成该测点处混凝土应力.这部分应力不是由于结构受力引起的,而是收缩徐变引起的在断面钢筋与混凝土之间能自相平衡(合力为零)的一种名义应力.此时混凝土的虚应力为:仃T)=Ec?s(f,).(1)徐变应变的计算徐变应变可以用下式计算:(f,:士?(f,)(2)1528式中(f,——加载龄期为,在t时刻混凝土徐变应变;(丁)——加载时混凝土的应力;E广混凝土龄期为28天时的弹性模量;tp(t,)——徐变系数.徐变系数按照《规范》中的公式Ⅲ进行计算.t
7、p(t,T)--+0.4+JflJ'(t)一i(3)由于施工过程是动态的,随着顶推的进行结构的单元不断增加,荷载条件和支承条件不断变化.对于某一断面而言,内力,加载龄期及计算龄期均在不断变化.徐变变形的计算可以应用叠加原理.在工作应力下,混凝土的徐变与应力呈现性关系,只要总应力不超过极限强度的5O%左右,分批施加的应力所产生的应变可以用叠加原理_2].叠加原理认为:在任一时刻丁n施加于混凝土的应力增量至时刻t所产生的应变与任何早于或属于7b所施加的应力影响无关,所施加的应力增量可正可负,但总的应力不得接近于混凝土的极限强度.根据叠加原理,对于
8、在时刻t.施加初应力()以后,又在不同的时刻分阶段施加应力增量△(的混凝土在以后任意时刻t的徐变应变可表达为:,)=丽cS"ro"tp)(4)(2)收缩应变的计算混
