预应力简支箱梁桥徐变上拱的测试及仿真计算分析

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1、第20卷第9期甘肃科技Vol.20No.92004年9月aansuScienceandTecinOIOgySep.2004预应力简支箱梁桥徐变上拱的测试及仿真计算分析吴嘉（广州市地下铁道设计研究院，广东广州510010）摘要：根据对小凌河特大桥32m预应力混凝土箱梁的实桥试验，对简支箱梁桥的徐变上拱和徐变应变进行了分析，并将按龄期调整的有效模量法与一般结构分析的有限元法相结合，综合考虑现场试验所测得的各项预应力损失、材料的力学特性、环境条件等，实现了对简支箱梁的施工过程的逼真模拟计算。关键词：混凝土箱梁；徐变；时变分析；上拱度中图分类号：!""#$前言#简支

2、梁桥的徐变上拱测试在我国面大量广的桥梁建设中，预应力混凝土小凌河特大桥位于旅客列车时速达200千米/梁桥受到普遍欢迎，特别是预应力混凝土简支箱梁小时的秦沈客运专线上，采用了许多先进技术，其中桥，由于其形式简洁、受力简单，而在铁路桥梁中得32m双线单箱单室预应力混凝土箱梁桥是首次应到广泛采用。然而，随着列车时速和人们对舒适度用于铁路。试验对箱梁的弹性应变和弹性上拱及长要求的提高以及大量无碴桥梁的采用，对新建桥梁期的徐变应变和上拱进行了观测及结果分析，作为进行准确的徐变上拱分析是非常必要的。项目的一部分试验还对各项预应力损失、材料的力目前，在桥梁计算中的徐变计算

3、理论大都以徐学性能、截面长期的温度场等进行了测试。变与应力的线性关系为依据，徐变计算理论（方法）试验在3号梁上进行，3号梁采用分批张拉的主要有有效模量法、老化理论（徐变率法）、弹性徐变方式进行预应力束的张拉，在混凝土浇筑Sd后完成理论（迭加法）、弹性老化理论（流动率法）、继效流动第一批预应力束的张拉，张拉级别：N7、NS及外侧理论及按龄期调整的有效模量法等［1，2］。采用不同N9、N10束为!k，N3、N4和N5、N6为0.4!（k梁端部截面预应力束的分布见图1）；混凝土龄期16d时完的徐变计算理论，对预应力混凝土梁桥的徐变效应计算可采用力法、位移法求解。力

4、法及位移法取整个结构作为整体进行分析，一般忽略了结构的各个节段间可能不同的徐变特性，计算结果精度不高。TrOst-Baiant的按龄期调整的有效模量代替混凝土的弹性模量，实现了与同结构分析的一般有限元有机结合，使复杂结构的徐变计算变得简单可行［1，3］。本文将以秦沈客运专线综合试验科技攻关项目———整孔简支箱型桥综合试验为基础，对小凌河特图$预应力筋孔道端部位置示意图大桥32m预应力混凝土简支箱型梁桥的徐变上拱成全部预应力束的张拉，此时完成一期恒载（包括预进行了测试，并将按龄期调整的有效模量法与有限应力荷载和梁体自重，梁体自重在第一批预应力束元法相结合，综合

5、考虑现场试验所测得的各项预应张拉完成时计及）的加载；二期恒载的加载在混凝土力损失、材料的力学特性、环境条件等，实现了对简龄期为260d进行，到混凝土龄期为355d时主要完支箱梁的施工过程的逼真模拟计算。成包括桥面铺装层、挡碴墙、各种竖墙、遮板、盖板、74甘肃科技第20卷防护栏和道碴的施工。单元方程到总体方程的扩充阵；｛F｝+｛R｝为单元<试验在梁体每一腹板内侧布设3个基准点（布徐变等效结点力集合成荷载列阵。设测量钢尺），分别位于两端支座上方及跨中，采用3.2简支梁桥计算模拟精密水准仪测量每侧腹板3点间的相对高差，根据结构计算时将截面发生变化处（如隔墙端面、底

6、各观测时刻相对高差的变化可算出梁体的上拱量。板及腹板加厚处等）、预应力筋端部截面作为结点，数据的采集在梁体张拉的前后各进行一次读数，在采用梁杆2个单元组。根据施工的过程，近似的将终张拉完成后2小时、8小时、24小时各读一次数徐变效应分析划为5个阶段。一期恒载的加载过程据，期间随施工进程，读数时间有的略作调整。前十分为二个阶段，即完成每一批预应力筋的张拉时为天内每天读取数据一次，之后两天一次，并逐步增加一个阶段。针对施工单位对二期恒载加载期较长的读数的时间间隔。特点，近似将二期恒载的加载过程分为3个阶段，分别为：完成桥面铺装层、挡碴墙的施工，为计算的第3仿真计

7、算模型的建立三阶段，加载龄期为289；完成各种竖墙、遮板、盖3.1采用的数学计算模型板和防护栏的施工后，为计算的第四阶段，加载龄期对于阶段性施工的预应力混凝土梁桥，其应力为305；完成道碴的铺装后为计算的第五阶段，加状态是分段解析函数［3］。分析时采用线性徐变的载龄期为356。叠加原理，将每个施工阶段划分为一系列的计算时3.3计算参数的采用步，而在每一时步（如（tD，tD+1））内进行考虑预应力a.力学参数的采用损失和徐变相互影响的迭代计算。将随梁养护的混凝土试件测得的力学参数作为建立的徐变计算模型为：采用二结点的平面杆计算的依据，采用线性插值的方法确定不同

8、计算阶单元进行预应力束的模拟，用平面的梁单元建立混段