混凝土收縮徐變對施工控制的影響

摘　要:分析了影響連續(xù)—剛構組合體系橋梁施工控制的影響因素,其中混凝土收縮徐變是影響超靜定結構的最主要因素之一,研究所得結論對同類橋梁的建設具有參考價值。

關鍵詞:連續(xù)—剛構組合橋;施工控制;收縮徐變

中圖分類號:U448. 23

1 　引言

　　美林大橋為一座主跨90 米的變截面箱形連續(xù)—剛構組合體系橋[1 ] ,屬一種新型橋式,其跨徑布置為40 + 55 + 90 + 55 + 40 米,橋梁構造及力學性能復雜,施工難度較大見圖1 。該橋為城市橋梁,它建成后將成為南安的標志性建筑。分析影響該橋施工控制的影響因素并對該橋主梁施工過程進行合理的控制是使橋梁施工結果與設計要求相吻合的重要保障。

　　連續(xù)—剛構橋的施工控制與其設計和施工有密切的聯(lián)系。橋梁施工控制的目的就是使施工與設計盡可能一致。在影響橋梁施工控制的參數(shù)很多,主要有:混凝土的容重、彈性模量、施工順序、預應力張拉、日照溫差,一期恒載、掛籃重量、施工荷載臨時荷載以及收縮徐變等。但對于施工中多次發(fā)生體系轉換的超靜定結構,混凝土的收縮、徐變是影響施工控制的最主要因素之一,因為混凝土的收縮、徐變要引起梁內預應力及其次內力的變化,橋梁的內力變化又反過來影響混凝土徐變的變化。

2 　收縮、徐變對高程控制的影響

　　在剛構橋施工過程中,特別是采用懸臂法,線性控制尤為重要,它是保證橋梁順利合龍的關鍵。為保證成橋線形的預定目標,在主梁的施工過程中需設置預拱度。預拱度的設置以理論計算為基礎,以實際測量的主梁變位為依據(jù),考慮施工過程中混凝土的實際容重、收縮、徐變,預應力效應、掛籃荷載的移動,橋面臨時荷載、體系轉換,日照溫差等多方面的影響,科學合理地設定預拱度。

　　考慮與不考慮混凝土收縮、徐變(二期恒載上橋兩年后) 美林大橋的理論計算撓度比較如圖2 所示。

　　注:由于不對稱施工造成了左右跨的變形不對稱。

　　從上面的圖表中可看出,如果在設置預拱度時不考慮混凝土的收縮徐變的因素,后期的影響還是很大的,特別是在橋梁跨中位置,變形差值最大可達44 毫米?？紤]混凝土的收縮徐變的因素中跨合攏時理論值與實測值比較如圖3 所示。

　　通過理論計算與實際施工過程相結合,在考慮了各種施工因素,特別是混凝土收縮徐變的影響,設立了合理的預拱度,保證了橋梁的順利合龍,取得了最大3mm 的合龍誤差,遠遠小于規(guī)范所規(guī)定的20毫米的規(guī)定,高精度實現(xiàn)了主梁線型控制的目的,體現(xiàn)了橋梁的設計特點和意圖。

3 　主梁應力控制成果

　　在橋梁施工控制中,采用以主梁線形控制為主,以應力控制為輔的原則進行,主梁應力測試利用預先埋設在梁體關心截面的鋼弦計和混凝土計來測試,眾所周知,鋼弦計和混凝土計由于混凝土收縮徐變的影響,所測到的應力(或應變) 除外荷載直接引起的還包含著收縮徐變應力(或應變) ,只有扣除此部分應力后才是真是的應力[ 2 ] 。利用文獻2 方法在扣除收縮徐變應力后主跨薄壁墩底部應力在邊跨合龍和中跨合龍時測點實測應力與理論應力的比較如表1 和表2 所示。

表1 　邊跨合龍1 號塊主梁實測應力與理論應力的比較

　　通過理論計算與實際施工過程相結合,考慮了各種因素的影響,尤其是較準確地反應了混凝土收縮徐變對主梁應力測試的影響,從而真實的反映了橋梁在施工過程中的受力狀態(tài),實現(xiàn)了主梁高精度合龍。合龍后,主梁和墩身實測應力均為壓應力,且遠小于規(guī)范所規(guī)定的限值。理論計算應力與實測應力接近,說明預應力張拉符合設計要求。

4 　混凝土的收縮、徐變對橋墩內力的影響[3 ]

　　美林大橋為變截面箱形連續(xù)—剛構組合體系橋,屬于高次超靜定,結構的內力不僅依賴與施工過程及其體系轉換,特別是墩底彎矩與混凝土收縮徐變以及薄壁墩身高度的關系十分密切,表3 為美林大橋薄壁墩墩高變化以及考慮、不考慮收縮徐變影響時薄壁墩墩底彎矩變化情況,本橋墩身凈高僅為13m。

　　由表3 和圖4 看出,對于連續(xù)—剛構組合體系橋梁,由于結構的特殊性,主橋墩越矮收縮徐變引起的墩底次彎矩越大,這一點應引起設計工程師得特別注意。

5 　結論

　　(1) 對于超靜定結構的混凝土橋梁,混凝土的收縮徐變引起的結構次內力是不可忽略的重要因素,尤其是在結構發(fā)生多次體系轉換的情況下應進行詳盡分析,不僅在設計階段應引起工程師的重視,而且在施工控制中必須予以考慮。

　　(2) 對于剛構—連續(xù)梁橋而言墩身越矮混凝土收縮徐變所引起的墩底次內力越大,橋墩越不安全。

參考文獻:

　　[1] 　鐵道部第四勘察設計院廈門設計. 美林大橋施工圖設計. 2003 廈門

　　[2] 　李旭升等. 斜拉橋施工監(jiān)控中混凝土應力換算方法.蘭州鐵道學院學報[J ] . 2003 Vol. 20 No. 6 P49～52

　　[3] 　吳鴻慶,任俠. 結構有限元分析. 北京中國鐵道出版社. 2000