預(yù)應(yīng)力混凝土梁長期變形影響因素研究

蘇聰聰

摘要：針對預(yù)應(yīng)力混凝土梁長期變形，分別采用現(xiàn)行規(guī)范和根據(jù)試驗獲取的兩種徐變系數(shù)模式，運用軟件預(yù)應(yīng)力混凝土梁長期撓度進行分析，并與其長期撓度實驗實測值進行對比，指出了軟件分析梁長期變形時所應(yīng)注意的問題，并分析了徐變及其損失、收縮及其損失、預(yù)應(yīng)力松弛等因素等該類梁長期撓度增量的貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力;混凝土梁;長期變形

中圖分類號：U445.71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-9129（2019）13-0037-01

Abstract： in view of the prestressed concrete beam deformation for a long time， respectively， using the current specification and according to the test for two kinds of creep coefficient model， using the software of prestressed concrete beam deflection is analyzed for a long time， and its long-term deflection， comparing the experimental measured points out the software analysis of beam deformation problems which should be paid attention to for a long time， and analyzes， shrinkage and creep and loses， prestressed relaxation factors such as the beam deflection incremental contribution for a long time.

Key words： prestress; Concrete beams; The long-term deformation

1 研究背景及現(xiàn)狀

自20世紀(jì)80年代以來，國民經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展促進了公路、鐵路和城市交通體系的建設(shè)進程，高速公路及高速鐵路快速發(fā)展，公路橋梁和鐵路橋梁數(shù)量日益增加。已建成的橋梁在運營過程中暴露出長期變形過大引起的混凝土開裂，并引發(fā)了梁體剛度退化及耐久性失效等一系列導(dǎo)致長期性能降低的現(xiàn)象。近年來，高速運行車輛的安全性與舒適對橋面的平順性提出更高要求，本研究為橋梁長期變形預(yù)控提供依據(jù)，并降低橋梁因變形過大造成的后期加固維護費用。

預(yù)應(yīng)力長期損失引起的時變應(yīng)力造成徐變恢復(fù)及徐變與預(yù)應(yīng)力損失耦合作用，對混凝土徐變性能影響較大。對預(yù)應(yīng)力混凝土梁長期變形進行試驗監(jiān)測，同時用有限元建模分析，分別采用現(xiàn)行規(guī)范和由試驗獲取的兩種徐變系數(shù)模式，進行梁的長期變形計算。預(yù)應(yīng)力混凝土梁長期變形增量的影響因素錯綜復(fù)雜，一方面預(yù)應(yīng)力混凝土梁的變形隨時間不斷增長，另一方面影響其長期變形性能的因素眾多且相互耦合，所以，從縱向考慮變形隨時間的增量的變化趨勢，同時又從橫向分別單獨考慮上述時變因素及各因素相互組合耦合的效應(yīng)，并對比分析其對長期變形的貢獻(xiàn)。

預(yù)應(yīng)力損失計算方法及徐變系數(shù)模式選取尚存爭議[5]，這對該類梁長期變形預(yù)控造成影響。本文分別采用現(xiàn)行規(guī)范和根據(jù)試驗獲取的兩種徐變系數(shù)模式，運用軟件對梁長期撓度進行分析，并與其長期撓度實驗實測值進行對比，指出了該軟件分析折線先張梁長期變形時所應(yīng)注意的問題，并分析了徐變及其損失、收縮及其損失、預(yù)應(yīng)力松弛等因素等該類梁長期撓度增量的貢獻(xiàn)。

2 有限元建模

采用Midas Civil有限元分析軟件對試驗梁建模并進行長期變形（撓度）計算。

梁全長7.5m，計算跨度7.2m，鋼絞線fptk=1860MPa。截面圖及鋼束線型如圖1、圖2所示。有限元模型如圖3所示。

時間依存材料特性定義，分別采用按規(guī)范和自定義收縮徐變的方法計算長期變形（撓度）。自定義收縮系數(shù)公式和收縮應(yīng)變公式如下。

第一個施工階段考慮自然條件養(yǎng)護28d后張拉（放張），第二個施工階段考慮二次加載，第三個施工階段考慮長期時變效應(yīng)，將加載后十年內(nèi)劃分為若干個代表性時間點，即劃分為若干個步驟。為分析上述各因素對長期變形的時間效應(yīng)，考慮不同的組合工況。

3 結(jié)果分析

將Midas軟件計算的數(shù)據(jù)結(jié)果進行整理對比分析如圖4所示，不同時間點撓度如表1所示。

4 結(jié)論與建議

（1）運用MIDAS-CIVIL軟件對折線預(yù)應(yīng)力混凝土先張梁分析時，自定義徐變系數(shù)模式計算長期撓度精度相對較高;隨著折線先張梁工程應(yīng)用日益廣泛，該軟件對折線先張梁分析時，預(yù)應(yīng)力第一批損失、徐變系數(shù)模式等試驗數(shù)據(jù)需寫入軟件庫，且徐變系數(shù)模式尚需進一步修正。

（2）對預(yù)應(yīng)力混凝土先張梁，加載3年時，預(yù)應(yīng)力長期損失及其與收縮徐變耦合產(chǎn)生的撓度占長期撓度增量的比值隨著時間增加而趨于穩(wěn)定，加載10年時，該因素引起的撓度增量占長期撓度增量的10%左右。

（3）本文成果可為大型橋梁設(shè)計軟件在進行長期變形分析時如何解決預(yù)應(yīng)力損失的計算提供了新課題;對大跨橋梁長期撓度精確的計算公式提供基礎(chǔ)資料，為橋梁長期變形預(yù)控提供依據(jù);橋梁長期變形預(yù)控精確度，直接關(guān)系到列車和車輛運行的可靠性和舒適性，并降低橋梁因變形過大造成的后期加固維護費用，僅此一項的社會效益既是巨大的，大大節(jié)省了橋梁后期運行維護費用。

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