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文檔簡介
1、1高架橋高墩變形預(yù)估與控制高架橋高墩變形預(yù)估與控制易國良(中鐵隧道集團第一工程處河南新鄉(xiāng)453000)摘要高架橋鋼筋混凝土墩身在施工過程中及竣工后,由于混凝土自身特性會發(fā)生干縮、熱脹冷縮,同時在荷載作用下發(fā)生彈塑性變形、徐變等,影響橋梁使用功能及結(jié)構(gòu)安全。必須對其變形進行正確的預(yù)估。介紹了高墩變形影響因素,對變形量進行了詳細的分析并提出控制措施。關(guān)鍵詞高架橋高墩變形預(yù)估一般情況下,公路橋梁墩身高度大于30M的稱為高架橋。為了充分發(fā)揮混凝
2、土、鋼筋的材料特性,高墩常采用鋼筋混凝土薄壁空心柔性墩,以達到節(jié)省材料、減輕橋墩自重,降低對地基的要求。然而作為彈—塑—粘性材料的鋼筋砼墩身,在施工過程中及竣工后,會發(fā)生兩種變形,一種是荷載作用下的變形,如彈塑性變形、徐變等;另一種是非荷載作用下的變形,如濕脹干縮、熱脹冷縮。這種變形引起墩頂高程及軸線發(fā)生變化,影響結(jié)構(gòu)使用及安全。因此必須對其變形有一個正確的預(yù)估,并針對預(yù)估結(jié)果采取有效措施進行控制,確保質(zhì)量及施工過程中的安全,并滿足規(guī)范
3、要求達到順利交驗,發(fā)揮其使用功能。1墩頂高程變形預(yù)估墩頂高程變形預(yù)估1.1砼干縮變形:混凝土在結(jié)硬過程中體積會發(fā)生變化,表現(xiàn)為濕脹干縮,其主要是由于水泥石中凝膠水和毛細水變化所引起?;炷粮煽s大小與水泥品種、水泥用量和單位用水量有關(guān),其極限收縮值因骨料和相對濕度的不同而異。我國鐵道部科學(xué)研究院對混凝土的自由收縮做過試驗,試驗結(jié)果雖然相當分散,但普通混凝土的收縮率:εg(t)=3.24104∏mi(1-e0.1t)式中t為時間(d);mi
4、為非標準條件的修正系數(shù),可取1lg=εg(t)H1.2溫度收縮和熱膨脹變形:混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì),普通混凝土熱膨脹系數(shù)αt=1105(1℃),根據(jù)溫差確定其變形率:lt=αtΔTH式中ΔT溫差;H墩高1.3恒載作用下的變形:根據(jù)公路橋梁有關(guān)設(shè)計規(guī)范,考慮了以下荷載:①恒載(結(jié)構(gòu)自重)a、墩身、蓋梁b、上構(gòu)c、橋面系②活載(汽車-超20級,掛車-120)③汽車制動力④溫度力⑤風(fēng)力3(σ<0.3fc),瞬時應(yīng)變εela為彈性變形。根據(jù)虎
5、克定律預(yù)測。E=cf74.342.2105?εela==EσAEP?lela=∫εeladh=∫dhEAP式中:E混凝土變形模量;fc混凝土強度;P蓋梁、上構(gòu)、橋面系荷載;A任一微段截面積,f(h)混凝土徐變是依賴于荷載且與時間有關(guān)的一種非彈性性質(zhì)的變形,對于橋梁高墩,徐變?yōu)橹饕冃沃?,在總的變形量中占有較大的比例,一般為彈性變形的1~3倍。目前,徐變的計算方法是有效模量法、老化理論、彈性徐變理論、繼效流動理論及1978年國際預(yù)應(yīng)力協(xié)
6、會(FIP)關(guān)于混凝土徐變系數(shù)計算《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》等,其中最常用的有老化理論和現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范的方法。老化理論(適用于混凝土初期加載或齡期較長時):加載齡期為t時混凝土徐變曲線函數(shù)式為:]1[)()(ttkte?????????式中為加載齡期為t時混凝土徐變終極值;β為徐變增長速度系數(shù)。tk?規(guī)范公式(與混凝土齡期和加載齡期有關(guān),對各種受載情況普遍適用)混凝土徐變系數(shù)))()(()(4.0)()(tttfffda
7、t??????????????]1[8.0)(???RRtta?式中:τ,t分別為所要求的徐變系數(shù)的混凝土齡期和混凝土加載齡期;為加載)(ta?初期不可恢復(fù)的變形;為隨時間而增長的滯后彈性應(yīng)變;為流塑系數(shù);)(td???f?、分別為隨混凝土齡期而增長的滯后塑性應(yīng)變。)(??f)(tf?徐變變形量lcr=lela)(t??墩頂高程總變形量∑=lgltlelalcr2墩頂軸線偏位變形預(yù)估墩頂軸線偏位變形預(yù)估2.1偏心作用的豎向力、水平力引起
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