預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁徐變分析與相關(guān)措施探討

白 鶴

在當(dāng)前世界范圍已建成的橋梁中，混凝土橋梁占到很大的比例?；炷翗蛄涸跉W洲和美國(guó)占到其橋梁總數(shù)的70%以上,在我國(guó)混凝土橋梁達(dá)到90%。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁憑借其跨越能力強(qiáng)，行車(chē)舒適、施工技術(shù)成熟等優(yōu)勢(shì)在橋梁建設(shè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁發(fā)展的同時(shí)，部分大跨度橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同的問(wèn)題。在這其中預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的徐變問(wèn)題尤為突出。

1 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁徐變產(chǎn)生原因

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的徐變指的是在長(zhǎng)期的荷載的作用下,橋梁的撓度隨著時(shí)間持續(xù)增長(zhǎng)的特性，撓度的持續(xù)的增長(zhǎng)帶來(lái)的直接后果便是橋梁腹板混凝土開(kāi)裂。導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁箱梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)跨中下?lián)吓c腹板開(kāi)裂的原因主要如下:①混凝土收縮徐變大；②大跨度混凝土橋梁長(zhǎng)期受力過(guò)程中預(yù)應(yīng)力損失大；③普通混凝土自重較大。

2 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁徐變的特點(diǎn)

2.1 時(shí)變性

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的時(shí)變性是指橋梁的收縮徐變引起的應(yīng)力和應(yīng)變相互影響并隨時(shí)間的變化而變化。對(duì)于靜定結(jié)構(gòu)而言，隨著時(shí)間的不斷增長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)的應(yīng)變或者變形會(huì)增減但應(yīng)力可能不發(fā)生變化，相反，一旦應(yīng)力變化，應(yīng)變必然發(fā)生變化。對(duì)超靜定的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，隨著時(shí)間的不斷增長(zhǎng)，由于收縮徐變引起的應(yīng)力和應(yīng)變會(huì)同時(shí)發(fā)生變化。

混凝土橋梁收縮徐變的時(shí)變性是混凝土本身固有的性質(zhì)。隨著時(shí)間的改變，混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形會(huì)不斷發(fā)生變化。在各國(guó)關(guān)于混凝土收縮徐變的計(jì)算模式都是關(guān)于時(shí)間的函數(shù)。按照齡期調(diào)整的有效模量法及其領(lǐng)域相關(guān)的方法是計(jì)算時(shí)變性較為精確的計(jì)算方法。

2.2 不確定性

預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁在施工和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中會(huì)受到各種各樣的偶然因素的影響、不可預(yù)知的環(huán)境作用和荷載作用。橋梁工程中的不確定性主要有:1）材料參數(shù)的不確定性。對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，不同結(jié)構(gòu)材料組成不同，結(jié)構(gòu)的形式和鋼筋均不同，且這些材料和結(jié)構(gòu)存在質(zhì)地不勻，微裂縫等缺陷，這些不確定因素對(duì)工程結(jié)構(gòu)的破壞和耐久性具有重要影響。2）荷載的不確定性。荷載主要分為永久荷載和可變荷載，且一般很難把握其實(shí)際真實(shí)值。對(duì)于可變荷載中船撞、地震等偶然荷載對(duì)于橋梁的影響具有非常大的不確定性。3）橋梁結(jié)構(gòu)尺寸的不確定性。橋梁的結(jié)構(gòu)尺寸決定了橋梁的承載能力。一般說(shuō)來(lái)結(jié)構(gòu)的尺寸變異很小，但如果橋梁結(jié)構(gòu)的敏感部位的結(jié)構(gòu)尺寸邊上變化，這種微小變化往往會(huì)使結(jié)構(gòu)處于不利狀態(tài)。

3 改善預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁徐變的措施

3.1 設(shè)計(jì)階段控制

在預(yù)應(yīng)力橋梁的設(shè)計(jì)階段，對(duì)比各種徐變計(jì)算理論，采用合理的的徐變理論和計(jì)算模型計(jì)算出預(yù)應(yīng)力橋梁的總徐變值，保證橋梁的設(shè)計(jì)要求。在選擇徐變理論的時(shí)候要綜合考慮到環(huán)境變化、荷載變化等不確定因素;此外要選擇合理的材料參數(shù)、結(jié)構(gòu)形式和預(yù)應(yīng)力水平等。具體措施如下:1）在符合設(shè)計(jì)規(guī)定情況下，減小混凝土材料的應(yīng)力水平，在設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)補(bǔ)償預(yù)應(yīng)力筋布置，采用部分預(yù)應(yīng)力或者梁高來(lái)減小梁內(nèi)應(yīng)力差。2）通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬分析和施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理的方法加強(qiáng)對(duì)橋梁變形的監(jiān)測(cè)。采用等徐變的混凝土材料，精確估計(jì)結(jié)構(gòu)的總徐變量，結(jié)合施工工藝減小結(jié)構(gòu)的徐變變形。

3.2 施工階段控制

對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁在施工段控制徐變可以從下面幾點(diǎn)實(shí)施。1）預(yù)應(yīng)力橋梁施工過(guò)程中，徐變控制的好壞直接影響橋梁以后正常使用的線型。因此在條件允許的情況下應(yīng)選擇有利于減小徐變發(fā)展的施工環(huán)境。2）優(yōu)化混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)。預(yù)應(yīng)力混凝土的徐變是混凝土固有特性。改善混凝土澆筑環(huán)境和養(yǎng)護(hù)條件有利于減小混凝土的徐變值。3）合理優(yōu)化預(yù)應(yīng)力筋的施工技術(shù)，張拉次序和預(yù)應(yīng)力值。在施工過(guò)程中要嚴(yán)格控制預(yù)應(yīng)力的損失，實(shí)行應(yīng)力和位移雙控制，嚴(yán)禁超張拉，保證鋼絞線上應(yīng)力符合設(shè)計(jì)的要求。4）加強(qiáng)施工過(guò)程中橋梁的線形的檢測(cè)和調(diào)整。預(yù)應(yīng)力橋梁施工過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，施工過(guò)程中成橋的線形可能需要根據(jù)實(shí)際情況和設(shè)計(jì)要求反復(fù)進(jìn)行測(cè)量和修正。在施工中應(yīng)加強(qiáng)梁體線形的測(cè)量和記錄為以后設(shè)計(jì)提供參考。

4 結(jié)語(yǔ)

分析了預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁徐變產(chǎn)生的原因:混凝土自身徐變,橋梁的預(yù)應(yīng)力損失和橋梁自重大。由于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁徐變具有時(shí)效性和不確定性，因此預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的徐變控制是一個(gè)十分復(fù)雜，難以得到精確解。現(xiàn)階段改善預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁徐變性，應(yīng)綜合考慮各種影響因素在各個(gè)環(huán)節(jié)加強(qiáng)控制。

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