预应力桥梁收缩徐变对结构应力的影响.pdf

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1、预应力桥梁收缩徐变对结构应力的影响一傅桂帆一安徽省城建设计研究总院有限公司。安徽安庆246000摘要：在现实生活中，收缩徐变是导致预应力桥梁开裂的主要原因之一，会对桥梁结构安全产生重要的影响。基于这种认识，本文对预应力桥梁的收缩徐变问题展开了分析。然后通过列举实例对收缩徐变对桥梁结构应力的影响展开了研究。从而为关注这一话题的人们提供参考。关键词：预应力桥梁收缩徐变结构应力影响在预应力桥梁发生收缩徐变的过程中，其结构应力将发生变化。所以，也可以将收缩徐变当成是桥梁结构变形和应力分布的自适应过程，其对结构影响包含挠度变化、预应力筋应力变化、整体结构应力变化和支座反力变化。因此，相关人员有必要对

2、预应力桥梁收缩徐变对结构应力的影响展开分析，从而根据这些因素完成预应力桥梁结构的合理设计。1预应力桥梁的收缩徐变问题在桥梁结构预制阶段，由于混凝土的龄期较早，会产生较大的收缩与徐变变形量，所以预应力桥梁结构将在收缩徐变作用下产生结构应力变化。作为复合多相人工建筑材料，混凝土收缩徐变将受到多种因素的影响，其徐变机理具有一定的复杂性，因此国内外的有关研究较多。目前影响混凝土收缩徐变的因素可以划分为两类，即外部因素和内部因素。其中，外部因素包含加荷应力、环境湿度、加荷龄期等，内部因素包含灰浆率、骨料、水泥用量和水泥品种等。为研究混凝土的收缩徐变问题，国内外学者纷纷提出了混凝土收缩徐变模型，比如A

3、CI模型、CEB—FIP模型等⋯。在国内，有关预应力混凝土桥梁的收缩徐变效应的研究，也可以使用这些模型。2预应力桥梁收缩徐变对结构应力的影响2．1工程概况为研究预应力桥梁收缩徐变对结构应力的影响，可以某城市主干道桥梁为例，对该预应力桥梁10a收缩徐变在不同状态下对桥梁结构应力产生影响展开分析。该桥梁的跨径为一联五跨，两端跨径为25m，中间三个桥跨的跨径为28m，荷载为公路I级。该桥梁主梁为C50混凝土。可以按照25kN／m3计算容量。而桥面铺装使用的是lOem厚沥青混凝土，上面设有防水层。使用的预应力钢束为钢绞线，弹性模量1．95}105MPa，公称面积139mlIf，抗拉强度为1860M

4、Pa。桥梁施工方式为满樘支架，使用的钢筋为光圆钢筋和带筋钢筋。按照从左到右的顺序，可以采取第1、第2⋯⋯进行6处支点命名。2．2分析模型在具体分析的过程中，可以选取全桥1／4进行开裂状态和未开裂状态两个分析模型的建立，而两个模型区别在于SOLID65单元是否打开开裂项。为方便研究，可以使用SURFl54表面效应单元进行验算荷载挂一120的车辆荷载的加载过程模拟。在模拟徐变过程时，可以使用C。=0初始蠕变方程，并使用显式算法进行方程求解【2J。根据预应力混凝土桥涵设计规范，可以选取相对湿度80％、14d加载龄期进行3600d徐变的计算，并且将徐变过程分为20个阶段，从加载阶段到计算时间的天数

5、可以利用T表示[3；。在进行桥梁收缩模拟时，可以将收缩开始龄期设定为7d，然后同样将收缩过程划分为20个阶段，收缩应变相应降温利用△T表示。2．3研究结果(1)对挠度的影响。在分析过程中，选取桥梁第2跨跨中腹板中间下缘分析结构挠度变化可知，在开裂状态下，该部位挠度将逐渐上升，最高可达2．85倍。在未开裂状态，最高为2．46倍。由此可知，在预应力桥梁发生10a收缩徐变时，桥梁挠度将逐渐增大。但是，在桥梁出现裂缝的情况下，这一变化将更加显著。从挠度变化过程来看，在结构收缩徐变最初的100d，结构挠度将完成lOa总变形的一半，所以该时期桥梁挠度处在快速增长阶段。从100d到700d，桥梁挠度将处

6、在平稳增长期，将会完成80％的变形。随后几年，桥梁挠度变化将处在缓慢增长期。(2)对预应力筋应力的影响。为研究预应力桥梁收缩徐变对预应力筋的应力变化的影响，可以第二跨坐支点、跨中和右支点的几个地方的4．5m左右长度展开研究。而通过研究发现，在开裂状态下，左支点预应力筋应力变化平均值为一5．3％，最大值为一6．9％，跨中预应力筋应力变化平均值为一5．2％，最大值为一5．4％，右支点预应力筋应力变化平均值为一5．7％，最大值为一7．5％。而桥梁是否处在开裂状态，与收缩徐变对预应力筋应力的影响无显著关系。从整体上来看，10a收缩徐变将导致桥梁局部出现69．3MPa预应力损失HJ。从预应力损失变化

7、规律上来看，桥梁将在100d损失约一半的预应力，并且在700d左右损失75％的预应力。(3)对结构整体应力的影响。分析预应力桥梁收缩徐变对结构整体应力状态的影响可以发现，10a收缩徐变将对结构整体应力产生明显的影响。从有利的影响角度来看，桥梁收缩徐变可以使局部应力得到缓和。但是，收缩徐变现象的出现，也将导致局部应力提升，并且最终导致桥梁开裂。经过分析发现，桥梁跨中截面底板主拉应力将提高至0．86MPa，右支点腹板内侧主拉