混凝土连续梁长期徐变挠度的控制措施

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浙江建筑，第28卷，第9期，2011年9月ZhejiangConstruction，Vo1．28，No．9，Sep．2011混凝土连续梁长期徐变挠度的控制措施OnLong—TermCreepDeflectionControlofContinuousConcreteBeam周振华，彭延洋，饶幸福ZHOUZhen-hua，PENGYan—yang，RAOXing-fu(1．江西省嘉和工程咨询监理有限公司，江西南昌330046；2．江西赣粤高速公路股份有限公司，江西南昌330025)摘要：连续粱桥在公路建设中大量采用，但是不少大跨径梁桥通车后出现持续下挠的现象，箱梁腹板有大量斜裂缝，在此结合工程实例，从结构原理角度分析下挠成因，并提出相应控制措施。关键词：连续粱；跨中下挠；体外预应力中图分类号：U448．27文献标识码：B文章编号：1008—3707(2011)09—0009—04预应力混凝土连续梁桥在2o世纪70年代引进我国个十分复杂的问题，影响因素也很多，如何控制腹板以来，由于结构刚度好、行车平顺舒适、伸缩缝少、养护简开裂和跨中长期下挠已是当前我国预应力混凝土连单、抗震能力强等优点，已成为我国桥梁首选形式之一。续梁(刚构)桥亟待解决的难题，下面从结构原理出但是，近十多年来，我国不少大跨径梁桥通车后发来探索持续下挠的成因及其控制措施。出现持续下挠的现象。三门峡黄河公路大桥主桥徐变挠度计算公式为：(105m+4140m+105m)跨中区域下挠最大达到=[1+咖(t，t。)(1)22cm，并发现箱梁腹板有大量斜裂缝，其中缝宽在式中一时间t的挠度；0．3mm以上的139条，0．5mm以上的48条，1．0mmf一计算所需龄期；．以上的l0条，大部分斜裂缝与主拉应力方向一致；一加载龄期；山东台儿庄大桥(46m+80m+46m)在1995年发现中厂0一初始弹性挠度(自重+预应力)。跨1／4和边跨1／2处腹板与水平呈25。一50。的斜裂缝，徐变系数计算公式为：箱内不连续裂缝长达60m，最大宽度达0．595mm；东明(t，t0)=tp0卢(t—t0)(2)黄河大桥(75m+7120m+75m)在1997年共发现272式中：tp。一名义徐变系数，约在1．8～3．5范围；条裂缝，其中东侧92条，西侧180条，最长4m，最宽卢。一加载后徐变随时间发展的系数。1．8mm。《公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵初始挠度公式为：设计规范(JrI'GD62-2004)》第6．5．3条规定“在消除结fo=百M,Mds(3)构自重产生的长期挠度后，梁式桥跨中最大挠度不应超过L／600”，但调查表明不少桥梁跨中下挠．厂在[L／式中：=悬臂自重弯矩()一E缘预应力弯矩(Mr)；1200]时已出现了下缘裂缝。一单位垂直力作用在跨中所产生的悬臂梁弯矩；1成因分析．E一箱梁弹性模量；混凝土连续梁跨中持续下挠以及腹板开裂是一卜箱梁惯性矩。收稿日期：2011—04一O1作者简介：周振华(1982一)，男。江西上饶人，助理工程师，从事高速公路桥梁工程施工管理工作。 1O浙江建筑2011年第28卷由以上公式可见，混凝土徐变挠度取决于徐变体内、体外预应力钢索混合布置的方式用于分段系数与初始挠度的大小，而徐变作为混凝土的架设时承受梁体自重和施工荷载引起的内力。待全桥固有特性，是不可消除的。因此，控制混凝土徐变挠架通后再用贯通各跨的体外预应力钢索承受二期恒载度只能通过控制的大小来实现。徐变挠度与及活载引起的内力。根据工程实践混合配筋方式可以初始挠度成正比，而又与弯矩成正比。随用于任何施工方法来修建大跨度预应力混凝土结构。着跨径的增大，和都急剧增加。因此只要通过某特大桥全长1208m，全桥由主桥和引桥两部预应力设计手段减少了，也就减少了初始挠度分组成，见图1。由北到南桥面纵坡为1．9％，纵坡交，就从根本上减少了徐变挠度，这就是控制持续点在主桥中心设置一条凸曲线过渡，R=12000ITI。下挠的基本结构原理。设计横断面为双幅单箱单室双向四车道。设计荷载预拱度法是目前最常用的消除初始挠度(，0+为公路I级。其主孔跨径布置为一联(45m+3x．)下挠的方法。即将梁的下挠值厂反方向加在箱70m+45m)。主桥箱梁采用C60混凝土，主墩墩梁上，使梁面有一个抬高量艿，这个预抬高称“安装身、钢筋混凝土盖梁、实心墩采用C30混凝土。主标高”。应当特别指出，设置“预拱度”方法虽能够梁采用8套挂篮、4个桥墩同时悬臂现浇对称施工，使跨中标高符合设计要求，但它并不能改变结构的按照从边跨向中跨合拢的施工方法进行结构体系转受力状况及其初始状态，所以运营若干年后，梁桥随换。箱梁采用单箱单室直腹板断面，顶板宽13．5m，着混凝土徐变的产生，在跨中必定发生持续的徐变底宽6．5m，顶板悬臂长3．5m，悬臂端部厚20cm，悬挠度．。因此应当抓住这个问题的根源来设计预应臂根部厚55ClTI。跨中顶板厚26cm，底板厚度从跨力，以消除结构_的不平衡内力的手段来减少每一个中由26em变化至支座66em，腹板从跨中至支座处阶段的初始挠度，达到控制长期挠度的目的。按线性由40em变化至60cl'n，梁高3．8m。箱梁外形是等截面，但箱内是变厚的，这样外模相同，方便施2控制措施工。预应力采用15．24钢绞线，预应力布置见图根据上述分析，本文尝试用体外索方法来解决2、图3预应力混凝土梁桥长期下挠问题。无粘结体外预应=】2000mT~228111—E2．166m力用于混凝土桥梁开始时，防腐措施不完善，腐蚀和氢脆事故时有发生，严重妨碍了它的发展，随着科学技术的日新月异，预应力筋的各种防腐措施渐趋完善，其使用的安全和耐久性也得到了保证。而体外预应力因预应力钢索及其管道全部布置在构件体外，可以使构件腹板、顶底板的尺寸减小，混凝土的用量减小，构件的自重减轻，钢索的更换和维修比较容易，方便施工，近年来得到充分发展⋯。除梁体内配置必要的普通构造钢筋外，全部预应力钢索全跨连续地布置在结构混凝土体外。每根钢索穿过主梁的全长从墩到墩钢索在跨中段平行于图1某连续梁桥型图梁轴，靠近支座逐渐弯起并锚固于支座处的横隔板上。钢索跨度转向可利用横隔板，底板及梗肋或专门设置突出的钢筋混凝土转向块。用于悬臂法施工的桥梁全部为分散的外索方式，其预应力索不是等长的，其长度由主梁的分段浇筑或悬拼的长度而定。体外预应力索设在梁体混凝土外部，并锚固于梁端的肋板侧面伸出的突缘上。这种形式运用于分段施工的桥梁(包括采用顶推法施工的桥梁)，并使体外预应力技术的应用范围进一步扩大。图2预应力布置断面图 第9期周振华等：混凝土连续梁长期徐变挠度的控制措施Zlo一400—400—400—400—20o⑨④⑨⑧⑦⑥⑤④③②①o箜((●(【图3预应力布置立面图采用桥梁博士3．0软件，建立平面杆系结构模型，将主梁模拟为平面梁单元，边界条件通过约束节点的自由度来模拟，梁与墩的连接处则通过节点的主从关系来模拟。计算模型见图4，全桥共118．个单元。其中1～102为主梁单元，103—118为墩柱单元。12m]-_]1。图4计算模型曩2、根据桥梁博士软件计算结果，该大桥10年后混凝图6体外索挠度曲线图土徐变最大挠度为1．12em，见图5。为控制徐变挠度，先在梁内预留一定数量的体外索，使预留体外索产生；：人的挠度刚好抵消混凝土徐变的下挠值。在主梁运营若干年后，再张拉体外索来实现徐变挠度的控制。本文蠢0分别配制2×2515．24、2×3115．24、2×3715．24兰体外索，对这三种情况进行对比分析，从中找到合适的图7加体外索混凝土徐变总挠度曲线图索力以解决混凝土长期下挠问题。见图6、图7。一当配置(2×2515．24)体外索时，它产生的跨中挠度为6．8mm，10年后跨中总挠度为4．3mm；当：配置(2×3115．24)体外索时，它产生的跨中挠度为8．5mm，10年后跨中总挠度为3．4mm；当配置(2一l2×3715．24)体外索时，它产生的跨中挠度为图5混凝土徐变挠度(10年)曲线图10mm，10年后跨中总挠度为2．9mm。 12浙江建筑2011年第28卷由以上三种情况计算结果可知，当体外索配置为(2构原理角度分析了混凝土梁下挠的原因，提出采用×3715．24)时，10年后徐变挠度下挠量最小体外预应力手段来控制的措施，电算程序计算结果(2．9nlln)，所以推荐体外索采用2x37~~15．24钢绞线。验证了措施是有效的。3结语参考文献大跨径连续梁桥通车若干年后出现跨中持续下[1]周履．无粘结力筋与体外力筋预应力混凝土桥梁的发展历程与现状[J]．桥梁建设，1997(3)：1—11．挠是桥梁运营中的普遍现象，本文从混凝土梁桥结(上接第8页)变化和周期性变化产生误差的数值相当小，可以忽《建筑设计资料集》中的太阳赤纬角计算公式精确略不计，应该说此赤纬角计算公式的计算结果较为度的不足有其历史的局限性，利用历年的《中国天精确，可以满足建筑日照的精度要求。因此，建议日文年历》中的数据，能方便地检验出其存在的差异。照分析软件中关于太阳位置的赤纬角计算应采用此在目前计算机高速发展的时代，应该采用更为科学公式来进行计算。和合理的计算公式，提高建筑日照计算的正确性，更好地为规划设计和管理服务。3结语参考文献《建筑设计资料集》(第二版)从1987年开始修订，历时八载完成，较为系统、全面地涵盖了建筑设[1]《建筑设计资料集》编委会．建筑设计资料集[M]．2版．北京：中国建筑工业出版社，1994：179—185．计工作的各项专业知识，其中有关太阳位置的计[2]中国科学院紫金山天文台．中国天文年历[M]．北京：科学出算公式，是鉴于当时正从手工计算向计算机技术版社，2007：30—95．转型时期的近似公式，计算公式较为简便，收集的[3]王炳忠．太阳辐射计算讲座第一讲太阳能中天文参数计算是1987年前后的有关数据。因此，从客观上分析，[J]．太阳能，1992(2)：8一lO．