高性能混凝土收縮徐變對(duì)大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋的影響研究.pdf

1、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋具有結(jié)構(gòu)剛度大、受力性能好和行車舒適等一系列優(yōu)點(diǎn)，使其在橋梁建設(shè)中得以廣泛應(yīng)用。隨著大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的大量修建，近年來(lái)主梁跨中長(zhǎng)期下?lián)线^(guò)大等病害日益突出，引起了工程界和學(xué)術(shù)界的普遍關(guān)注?；炷恋氖湛s徐變具有時(shí)變特性，所以被懷疑是引起大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋長(zhǎng)期變形的主要原因之一。本文以江蘇省交通科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目“蘇通大橋輔橋連續(xù)剛構(gòu)橋收縮徐變及其影響研究”為依托，圍繞高性能混凝土收縮徐變對(duì)大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)

2、剛構(gòu)橋的影響等問(wèn)題展開(kāi)相關(guān)研究，主要研究?jī)?nèi)容和取得的相關(guān)成果如下：
　　 1．針對(duì)三種收縮徐變預(yù)測(cè)模型(CEB-FIP78模型、CEB-FIP90模型和ACI209(92)模型），進(jìn)行參數(shù)的影響分析。ACI209模型預(yù)測(cè)的收縮應(yīng)變最大，CEB-FIP78模型預(yù)測(cè)的收縮應(yīng)變最小。ACI209模型和CEB-FIP78模型考慮了理論厚度對(duì)名義收縮系數(shù)的影響，而CEB-FIP90模型和CEB-FIP78模型考慮了理論厚度對(duì)收縮應(yīng)變隨時(shí)間

3、發(fā)展進(jìn)程的影響。
　　 CEB-FIP78模型預(yù)測(cè)的徐變系數(shù)最大，ACI209模型預(yù)測(cè)的徐變系數(shù)最小。三種模型均考慮了理論厚度對(duì)名義徐變系數(shù)的影響，并且CEB-FIP90模型和CEB-FIP78模型還考慮了理論厚度對(duì)徐變隨時(shí)間發(fā)展系數(shù)的影響?？紤]工程5％的誤差限值，對(duì)于ACI209模型，當(dāng)理論厚度大于300mm時(shí)，可忽略理論厚度對(duì)名義徐變系數(shù)影響；對(duì)于CEB-FIP78模型和CEB-FIP90模型，當(dāng)理論厚度大于500mm時(shí)，可

4、忽略理論厚度對(duì)名義徐變系數(shù)影響。三種模型均考慮了加載齡期對(duì)名義徐變系數(shù)的影響：當(dāng)加載齡期小于30天時(shí)，加載齡期對(duì)名義徐變系數(shù)影響較大，隨加載齡期的增大，加載齡期對(duì)名義徐變系數(shù)影響逐漸較小。
　　 2．針對(duì)蘇通大橋連續(xù)剛構(gòu)所用高性能混凝土開(kāi)展三層次（材料、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)）收縮徐變?cè)囼?yàn)研究。
　　 在室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境和室外自然環(huán)境下，對(duì)不同加載齡期、應(yīng)力水平、應(yīng)力歷史和配筋率的試件進(jìn)行收縮徐變?cè)囼?yàn)研究，得出高性能混凝土收縮徐變規(guī)律。

5、實(shí)橋所用混凝土的收縮徐變?cè)囼?yàn)值遠(yuǎn)小于規(guī)范預(yù)測(cè)值，截面配筋可有效地抑制混凝土的收縮徐變。在有限元分析基礎(chǔ)上給出配筋對(duì)收縮徐變影響的計(jì)算公式，在試驗(yàn)基礎(chǔ)上擬合出收縮徐變預(yù)測(cè)公式，并對(duì)現(xiàn)行橋規(guī)所采用的收縮徐變模型進(jìn)行參數(shù)修正。運(yùn)用修正徐變預(yù)測(cè)公式對(duì)分批加載試件的徐變進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值吻合較好，說(shuō)明在應(yīng)力小于0.4 fc時(shí)，利用疊加原理進(jìn)行高性能混凝土的徐變計(jì)算仍有較好的精度。加載齡期短期試驗(yàn)結(jié)果表明，適當(dāng)推遲混凝土加載齡期可有效地減

6、小早期徐變和由此引起的預(yù)應(yīng)力損失。
　　 收縮徐變引起的預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)期損失試驗(yàn)研究表明，撓度的長(zhǎng)期增大主要取決于截面上混凝土的應(yīng)力分布；撓度徐變系數(shù)大于按現(xiàn)行規(guī)范計(jì)算的徐變系數(shù)，若用規(guī)范徐變系數(shù)計(jì)算施工階段梁的變形，則會(huì)低估變形；預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)期損失測(cè)量值大于理論計(jì)算值，直接用理論計(jì)算值來(lái)預(yù)測(cè)預(yù)應(yīng)力損失將會(huì)低估長(zhǎng)期損失。
　　 懸臂T構(gòu)試驗(yàn)研究表明，長(zhǎng)期恒載施加后，對(duì)于使用高性能混凝土制作的懸臂構(gòu)件，由收縮徐變等因素所引起的混凝土

7、應(yīng)變?cè)隽亢徒Y(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期變形均較?。桓鶕?jù)材料層次收縮徐變?cè)囼?yàn)得出的收縮徐變模型可以較好地預(yù)測(cè)懸臂構(gòu)件的應(yīng)力和變形；預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)期損失較小，約為張拉控制應(yīng)力的6%左右，高性能混凝土可以有效地減小收縮徐變和預(yù)應(yīng)力損失；高性能混凝土的收縮徐變可以降低結(jié)構(gòu)開(kāi)裂荷載和重新開(kāi)裂荷載。對(duì)于正常使用極限狀態(tài)，建議考慮其收縮徐變對(duì)開(kāi)裂荷載和重新開(kāi)裂荷載降低作用。
　　 3．基于兩種收縮徐變模式（蘇通大橋連續(xù)剛構(gòu)設(shè)計(jì)采用的規(guī)范收縮徐變模式和試驗(yàn)所得修正收縮

8、徐變模式）對(duì)蘇通大橋連續(xù)剛構(gòu)主梁的截面應(yīng)力和長(zhǎng)期變形進(jìn)行了分析研究。分析結(jié)果表明，根據(jù)兩種模式計(jì)算的截面應(yīng)力基本一致，主梁在施工階段的受力滿足規(guī)范要求，按修正收縮徐變模式計(jì)算橋梁30年的變形較小；按修正收縮徐變模式計(jì)算的主梁施工預(yù)拱度最大值比按設(shè)計(jì)收縮徐變模式計(jì)算的主梁施工預(yù)拱度最大值約小15cm，但按兩種收縮徐變模式計(jì)算的邊跨主梁施工預(yù)拱度相近。按修正收縮徐變模式計(jì)算的施工階段的撓度值與實(shí)測(cè)值相近，最大節(jié)段施工誤差小于3cm。

9、　　 4．收縮徐變與截面的理論厚度以及普通鋼筋配筋率有關(guān)，對(duì)于大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，箱梁頂?shù)装搴穸群团浣盥氏嗖罹^大，基于平截面假定和截面內(nèi)力平衡方程推導(dǎo)了由于截面非均勻收縮徐變引起的正應(yīng)變和截面曲率的計(jì)算公式。結(jié)合現(xiàn)行橋梁規(guī)范收縮模式指出，對(duì)于蘇通大橋連續(xù)剛構(gòu)橋，頂?shù)装搴穸鹊牟町惡团浣畈町悓⒁鸬慕孛娣蔷鶆虻氖湛s和徐變，造成主梁合龍后長(zhǎng)期撓度的增大，在橋梁預(yù)拱度設(shè)置時(shí)應(yīng)予考慮。
　　 5．考慮橋梁結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)變量存在

10、的不確定性，建議對(duì)收縮徐變敏感的懸臂澆筑施工的大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，采用響應(yīng)面法進(jìn)行一定置信水平下結(jié)構(gòu)的不確定性分析，并按95%置信下限計(jì)算的跨中長(zhǎng)期變形來(lái)考慮實(shí)橋預(yù)拱度的設(shè)置。
　　 對(duì)影響結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期變形各參數(shù)的顯著性水平進(jìn)行了討論，并對(duì)參數(shù)的敏感度進(jìn)行分析。對(duì)蘇通大橋連續(xù)剛構(gòu)而言，施工時(shí)應(yīng)優(yōu)先確保有效預(yù)應(yīng)力的準(zhǔn)確性，自重對(duì)結(jié)構(gòu)變形的影響最大，二期恒載對(duì)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期變形的影響隨時(shí)間逐漸減小。
　　 6．分析有效預(yù)應(yīng)力