曲线预应力混凝土箱梁收缩徐变效应分析

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1、第一章绪论该桥为主跨195．07m的连续刚构桥，上部结构采用轻质混凝土建造，该桥在使用12年后，主跨跨中下挠了63．5cm，林同炎国际公司受托诊断的结果表明，实测变形比按美国混凝土协会(ACI)209委员会推荐公式的计算结果大30％t引。这些桥的变形过大都与混凝土的收缩徐变效应关系密切，因此，在桥梁的设计与施工中正确考虑混凝土的收缩徐变效应显得十分重要。对于预应力混凝土曲线梁来说，混凝土收缩徐变除了对梁的长期下挠有影响，还会导致梁侧移和截面扭转角增大；在混凝土收缩徐变的影响下，分段施工的曲线梁桥在合龙后，梁某些截面的内力会有所

2、衰减。从一定的程度上来说，收缩徐变效应对混凝土曲线梁的影响有弊也有利，因此对于混凝土曲线梁收缩徐变性能的研究很有必要。近年来，由于预应力混凝土曲线梁在城市立交、高速公路的大型互通工程上的广泛应用，混凝土收缩徐变对曲线梁的影响及其如何正确的计算和分析成为桥梁工作者越来越关注的问题。鉴于此，陕西省交通厅立项资助研究“曲线预应力混凝土箱梁设计方法及承载力(项目编号：03．01K)"，本文对曲线预应力混凝土箱梁桥的收缩徐变效应进行研究。1．2混凝土收缩徐变的国内外研究现状早在20世纪初期，工程师就发现了混凝土的徐变现象，但是对徐变问题

3、的系统研究是在20世纪30年代才开始的，研究成果应用于实际结构则更晚。经过几十年的试验研究资料与实践经验的积累，工程师们对混凝土收缩徐变的认识及其对工程结构影响的分析、计算理论和方法得到了很大的发展。目前许多国家和组织提出的设计规范和建议都详细的考虑了混凝土的收缩徐变效应。尽管如此，混凝土的收缩徐变理论仍处于发展之中，各个国家和组织对收缩徐变机理的认识，以及提出的收缩徐变表达式尚存在分歧，不仅计算简繁各异，而且基本原理上也有不同。工程师和学者们对混凝土收缩徐变效应的研究主要从两个方面入手，一方面从材料层次探求能够正确描述混凝土

4、收缩徐变发展规律的数学表达式，另一方面是能够确切反映混凝土收缩徐变对结构性能影响的实用分析方法。在数学模式方面，人们曾提出表示加载龄期和持荷时间影响的徐变系数和徐变度表达式，有指数函数表达式、双曲函数表达式、幂函数表达式和对数函数表达式，以上各种表达式均需通过试验数据拟合得出。随着收缩徐变试验资料的不断积累，各国规范、组织以及学者提出了考虑多因素影响的，便于设计使用的收缩徐变预测模式。其中具有代表性的有CEB．FⅢ(欧洲混凝土协会和2长安大学硕上学位论文国际预应力协会)系列模式、ACI209系列模式、美国著名学者贝赞脱(z．P

5、．BaP_ant)教授等提出的BP系列模式以及伽登(Gardner)和劳克曼(Lockman)提出的GL2000模式。随着混凝土材料本身的发展，人们对收缩徐变认识的不断加深，收缩徐变试验资料的积累，各种预测模式也在不断修正和发展当中，从20世纪70年代至今，CEB．FIP对徐变系数的计算表达式已经修正了三次，先后推出了1970模式、1978模式和1990模式，其中CEB．FIP(1990)模式被我国现行公路桥梁设计规范所采纳。ACI209委员会则在原有模式框架基础上，通过对模式中收缩徐变影响因素的调整以及在试验的基础上对各材料

6、参数的修正，以达到提高预测精度，不断逼近材料本质的目的，ACl209委员会先后提出了1978模式、1982模式和1992模式。贝赞脱教授等于1978年及1980年提出了将徐变分为基本徐变和干燥徐变的BP模式和BP．KX模式，1995年又在以上两个模式的基础上提出了更为简化的、理论性更强的B3模式，并指出模式中各材料参数的表达式有待于进一步的理论修正。基于1999年ACI209委员会通过的收缩徐变预测模式应满足的若干准则的基础上，伽登(Gardner)和劳克曼(Lockman)对Atlanta97模式(Gardner和Zhao于

7、1993年提出)加以修正，提出了GL2000模式。在收缩徐变效应的分析方面，首先由德国工程师迪辛格(F．Dischinger)于20世纪30年代提出了计算配筋构件内力重分布的微分方程解法，这种方法对于多层配筋构件以及多次超静定结构的计算十分复杂，而且为了便于计算所作的假定与实际出入较大。1967年，德国的特罗斯特(H．Tr6st)教授引入了当时称之为松弛参数的概念，提出了由徐变导致的应力变化与应变变化间的代数方程表达式，使得收缩徐变引起的结构内力重分布的计算由原来的微分方程解法转变为代数方程解法。1972年，贝赞脱对特罗斯特的

8、公式进行了严密的论证并将其推广到变化的弹性模量和无限界的徐变系数，提出了按龄期调整的有效模量法，按龄期调整的有效模量法【9。111不仅简化了计算，而且提高了精度，此法与有限元法相结合，使得混凝土结构的收缩徐变分析能够采用更逼近实际的有限元逐步计算法。另外，还有基于Kelvin