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1、研究ResearchandDesign与设计收缩徐变对混凝土斜拉桥成桥状态的影响分析李熠,于磊(中国水电顾问集团中南勘测设计研究院,湖南长沙410014)摘要:运用最小弯曲能量法和应力平衡法相结合的方法来确定混凝土斜拉桥的合理成桥状态,就不同成桥状态下收缩徐变对主梁弯矩的影响程度进行了分析,并对其原因进行了探讨。总结了收缩徐变对结构受力影响的普遍规律,收缩徐变在斜拉桥桥塔附近梁段将产生负弯矩、在跨中附近梁段将产生正弯矩。得出了主梁中预应力的配置以及弯矩的调整情况都会对收缩徐变改变主梁弯矩的程度造成影响这一结论。并对不同成桥状态下收缩徐变趋于稳定后的主梁弯矩进行了比较,得出不同成桥状态下收缩徐变
2、趋于稳定后主梁弯矩比较接近这一规律。关键词:斜拉桥;成桥状态;收缩;徐变中图分类号:U448.27文献标识码:A文章编号:1672-3953(2009)06-0027-04混凝土的收缩和徐变是它作为粘滞弹性体的两式中,Ba、Bd意义同上,Ci(S)指在单位应力作用下种与时间有关的变形性质,其会对结构的变形和应加载的构件在计算龄期所产生的徐变应变,称为徐[1]力分布产生影响,对于混凝土斜拉桥影响明显,在变度。[4]计算中必须计入。经推导可得如下递推公式:由于斜拉索力的可调性,使得混凝土斜拉桥的)4Eci-q$t$Pcin+1n+1=$Fn[Ba(Sn)+Bd(0)]+2Wn+1(1-e)成桥内力
3、状态具有多样性。因此,总结收缩徐变对i=1混凝土斜拉桥结构受力影响的普遍规律,并且针对(3)E不同成桥状态下收缩徐变对主梁内力的影响程度进式中,Ba、Bd、Ci(S)意义同上,$Pnc+1为等效节点荷载ci行分析,是一个值得研究的问题。增量,$Fn为由节点位移增量引起的杆端力,Wn+1=i-q$tcicWnein+$FnCi(S),W0=$F0Ci(S0)(i=1~4),1混凝土收缩徐变的计算ccS0、Sn分别为$F0和$Fn加载龄期。1.1徐变计算1.2收缩计算本文在计算混凝土徐变系数时,采用交通部颁收缩是指混凝土在空气中结硬时体积减小的现布的5公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范6象。本文在计
4、算中将混凝土收缩应变量表达为收缩[2]JTJ023)85附录四的计算公式:应变终极值与时间函数的关系,按指数函数计算混U(t,S)=B[4]a(S)+0.4Bd(t-S)+Uf[Bf(t)-Bf(S)]凝土任一时刻t的收缩量:(1)-ptEs(t)=Es(])#(1-e)(4)式中,Ba、Bd、Bf、Uf为与截面的理论厚度h、加载龄期式中,Es(])为收缩应变终极值;p为收缩应变增长S和环境条件(相对湿度)有关的函数,是以图表的速率。形式给出的。但为了便于进行徐变递推计算而不需[3]2混凝土斜拉桥合理成桥状态的计算记录徐变历史,对上式作了指数曲线的拟合,得到如下的徐变系数表达式:2.1计算步骤
5、)4-q(t-S)U(t,S)=Ba(S)+Bd(0)+2Ci(S)[1-ei]本文采用最小弯曲能量法与应力平衡法相结合i=1[5]的方法来确定混凝土斜拉桥的合理成桥状态。该(2)方法的步骤为:收稿日期:2009-09-18(1)采用最小弯曲能量法初定成桥状态并进行作者简介:李熠(1983)),男,工学硕士,研究方向为大跨度桥梁索力调匀。结构分析与施工控制alexlee2021@sina.com(2)计算主梁活载应力包络图以及主梁合理预国防交通工程与技术272009第6期#研究与设计#收缩徐变对混凝土斜拉桥成桥状态的影响分析李熠等加力。(3)计算主梁成桥恒载弯矩可行域。(4)在上一步获得的成桥
6、状态基础上通过对成桥索力的调整,使主梁成桥恒载弯矩落在弯矩可行域内。图1实桥计算模型简图(5)成桥状态检验。依据最小弯曲能量法原理,对结构不计收缩徐2.2控制方程4变,也不计预应力,将索、梁、塔的轴向刚度增大10在进行用最小弯曲能量法初定成桥状态以及成倍,进行一次成桥计算,得到初定的成桥状态。然后桥状态调整时,需要建立如下的影响矩阵控制方[6]以此初定成桥状态为基础,进行索力调匀,即可得到程:索力调匀后的成桥状态(图2中计算弯矩为初定成[A]{$T}={$R}(5)桥状态主梁弯矩,调后弯矩为索力调匀后成桥状态式中,{$T}为待求的成桥索力调整量;{$R}为成桥主梁弯矩)。状态控制目标需调整的量
7、;[A]为索力调整对控制目标的影响矩阵。控制目标选取成桥状态的所有索力以及主梁和塔中所有控制截面的弯矩。采用最小二乘法进行求解得到{$T}后,即可得到调整后的控制目标值{A}:{R}={R0}+[A]{$T}(6)式中,{R0}为控制目标在调整前的值。图2初定成桥状态主梁弯矩图3.3.2计算主梁活载应力包络图以及主梁合理预3算例加力3.1工程概况以索力调匀后的成桥状态为基础计入运营阶段跨径为(20
