廖勇軍

摘 要：在橋梁工程施工過(guò)程中，預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁混凝土收縮徐變對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力和橋梁線形都有較大的影響。為了保證橋梁結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，文章對(duì)箱梁橋混凝土收縮徐變對(duì)橋梁造成的影響進(jìn)行了詳細(xì)分析，可供參考。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土 收縮徐變 混凝土的漸變

預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁是一種橋梁結(jié)構(gòu)，在橋梁施工過(guò)程中，由于混凝土收縮徐變變化機(jī)理復(fù)雜，影響因素多，隨機(jī)變量大，如果混凝土出現(xiàn)收縮徐變，很容易導(dǎo)致大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失、結(jié)構(gòu)變形、內(nèi)力下降等問(wèn)題。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)一部分大跨徑連續(xù)橋梁和連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋在持續(xù)運(yùn)營(yíng)多年后出現(xiàn)了截面開(kāi)裂、撓度過(guò)大等問(wèn)題。而且，隨著時(shí)間的不斷推移，橋梁結(jié)構(gòu)的裂縫和撓度還會(huì)進(jìn)一步惡化，因此，為了保證預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋的施工質(zhì)量，需要對(duì)混凝土收縮徐變的影響進(jìn)行分析，從而保證橋梁的施工質(zhì)量。

1.工程概況

花灘西洋河雙線特大橋共19跨，橋梁樁基礎(chǔ)采用鉆孔樁及挖孔樁，其中0號(hào)橋臺(tái)為擴(kuò)大基礎(chǔ)。墩身結(jié)構(gòu)形式為空心墩和實(shí)心墩兩種，橋臺(tái)為矩形空心橋臺(tái)。梁部結(jié)構(gòu)為雙線預(yù)應(yīng)力鋼構(gòu)連續(xù)梁、雙線整孔預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁，孔跨布置（68+128+68）m+16×32m。連續(xù)梁采用掛籃懸臂澆筑施工，其中0號(hào)塊采用托架法施工，邊跨現(xiàn)澆段采用支架法施工。32m簡(jiǎn)支梁設(shè)計(jì)采用移動(dòng)模架法施工。

本橋位于直線及曲線上，左線曲線要素為：ay =11°31′12″，本橋設(shè)計(jì)坡度為：+15.5‰坡度，R=6000m，ls=440.000m，ZH=DK407+367.348，HY=DK407+808.348，YH=DK408+573.719，HZ=DK409+013.719。0號(hào)橋臺(tái)接南寧方向保上隧道出口段路基，3號(hào)墩接昆明方向引橋。文章以此工程為例，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋混凝土收縮徐變產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析。

2.混凝土收縮徐變的基本內(nèi)容及作用原理

2.1混凝土的收縮

在橋梁工程施工過(guò)程中，混凝土是橋梁施工過(guò)程中不可缺少的一種材料。隨著時(shí)間的推移，混凝土材料的性質(zhì)也會(huì)發(fā)生變形，這種變形主要分為徐變和收縮兩種類(lèi)型，在施工的時(shí)候橋梁內(nèi)力通常會(huì)受到的混凝土的收縮作用的影響，混凝土的收縮通常是受到物理所用所引起的，這種變化的清華一般不會(huì)受到荷載的影響而只是和時(shí)間有著密切的關(guān)系?；炷猎谀Y(jié)的時(shí)候，出現(xiàn)收縮現(xiàn)象的主要因素是水化物的體積出現(xiàn)了嚴(yán)重的變化，凝結(jié)后期通常是由于水分的蒸發(fā)而造成了嚴(yán)重的干縮。材料的使用以及配合都會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生很大的影響。主要的影響因素還包括溫度的高低、化學(xué)反應(yīng)以及水分的多少等。要是在混凝出現(xiàn)收縮的時(shí)候沒(méi)有進(jìn)行相應(yīng)的約束，通常就會(huì)將其稱(chēng)作自由收縮，在這個(gè)過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)溫度應(yīng)力。但是在實(shí)際的操作過(guò)程中，混凝土的收縮會(huì)受到很多因素的影響，所以通常都會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力。混凝土收縮的主要類(lèi)型有塑性收縮、碳化收縮等。由于在施工的時(shí)候收縮不會(huì)對(duì)混凝土的結(jié)構(gòu)造成太大的影響，因此，在實(shí)際的施工過(guò)程中，一般都會(huì)忽略?xún)?nèi)力所造成的影響，通常只會(huì)考慮施工過(guò)程中收縮是所產(chǎn)生的變位。將這些因素進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，并結(jié)合施工的實(shí)際情況，可以發(fā)現(xiàn)，干縮應(yīng)變和含水量之間存在著一定的關(guān)系。

2.2混凝土的漸變?cè)?/p>

由于混凝土受到不斷的荷載的影響，應(yīng)變就會(huì)出現(xiàn)持續(xù)的上升，因此這種現(xiàn)象通常稱(chēng)為混凝土的徐變。徐變的主要類(lèi)型有干燥徐變以及基本徐變。處于基本徐變的時(shí)候，通常不會(huì)考慮水分變化所造成的影響，但干燥徐變會(huì)受到水分變化的影響。因此在施工時(shí)，因?yàn)槭艿叫熳兊挠绊?，就很容易出現(xiàn)松弛的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響建筑的結(jié)構(gòu)。主要會(huì)產(chǎn)生影響的因素有：使用混凝土的含水量、使用的構(gòu)件尺寸以及施工環(huán)境的影響。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，由于受到荷載的不斷影響，徐變的速度會(huì)逐漸下降。卸載后，變形的主要類(lèi)型有徐變變形和殘余變形，在施工的時(shí)候，由于受到這些因素的影響，給施工操作帶來(lái)了很大的難度，在施工的時(shí)候兩者都可以通過(guò)相似的應(yīng)變方程來(lái)解決。

3.施工中模型的建立

在施工的過(guò)程中，主要是采取懸臂法的方式進(jìn)行施工，橋梁有14節(jié)段，合攏所需要的長(zhǎng)度為2m。然后利用Midas/Civil軟件來(lái)進(jìn)行模擬施工，利用這種方式能夠?qū)α簡(jiǎn)卧M(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，此外，還需要將施工段劃分成78個(gè)梁?jiǎn)卧?，每段都需要?jiǎng)澐殖闪簡(jiǎn)卧?img src="https://cimg.fx361.com/images/2018/02/26/zjsy201802zjsy20180225-1-l.jpg" style=""/>

4.施工邊界的選擇

在對(duì)邊界進(jìn)行處理的時(shí)候，一般是通過(guò)工程的進(jìn)度而選取的。0#塊在施工的時(shí)候需要通過(guò)支架來(lái)進(jìn)行，因此在對(duì)0#塊進(jìn)行施工操作時(shí)，需要對(duì)Z方向進(jìn)行相應(yīng)的約束。在懸臂的時(shí)候，需要拆除支架，然后利用鋼管以及固結(jié)來(lái)對(duì)上部分進(jìn)行支撐。完成此操作之后，橋梁的上部分會(huì)在主墩上形成支撐，這個(gè)時(shí)候上部結(jié)構(gòu)和橋墩就沒(méi)能進(jìn)行密切的連接，同時(shí)也能進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊苿?dòng)。本次研究主要是對(duì)橋梁剛建成以及使用10年的時(shí)間后徐變所造成的影響進(jìn)行分析，工況都是“自重+二期恒載+汽車(chē)+人群”，混凝土所使用的取值都是26kN/m2，恒載的時(shí)候需要17.9kN/m2，公路需要使用-Ⅱ級(jí)，車(chē)道的數(shù)量選擇2車(chē)道，系數(shù)選取為1.0，人群荷載的數(shù)值選為2.5kN/m2。

5.收縮徐變對(duì)施工質(zhì)量所造成的影響

5.1對(duì)內(nèi)力所形成的影響

在施工完成之后，需要對(duì)模型進(jìn)行3650d的實(shí)驗(yàn)，需要考慮橋梁的重量、二期施工時(shí)恒載的數(shù)據(jù)。然后對(duì)3650d徐變的變化情況進(jìn)行研究，通過(guò)MIDAS軟件對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的分析，然后可以發(fā)現(xiàn)，在十年的時(shí)間后收縮徐變的變化以及內(nèi)力的變化有著明顯的規(guī)律，然后再對(duì)橋梁節(jié)點(diǎn)在施工前后內(nèi)力的變化情況進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)收縮徐變的過(guò)程中內(nèi)力的分布比較平衡，節(jié)點(diǎn)在施工過(guò)程中對(duì)內(nèi)力變化的影響如圖1所示。

主梁在受到長(zhǎng)達(dá)3650d收縮徐變的影響后，橋墩兩側(cè)的彎矩有著很大的變化，有著較為顯著的提升，然后通過(guò)徐變后的數(shù)據(jù)減去變化前的數(shù)據(jù)，就可以知道橋梁彎矩的變化，就能得出收縮徐變對(duì)橋梁所造成的影響，如圖2所示。

從圖2可以發(fā)現(xiàn)，3650d的時(shí)間后收縮徐變的變化情況，橋墩兩側(cè)的內(nèi)力出現(xiàn)了十分明顯的差異，并且受到內(nèi)力的影響負(fù)彎矩的數(shù)值為-140000kN/m，徐變變化的前后，內(nèi)力差值為86000kN/m，相比之前提升了約159%。

5.2對(duì)線形所形成的作用

根據(jù)有關(guān)規(guī)定，需要對(duì)模型進(jìn)行3650d的實(shí)驗(yàn)，并且在此過(guò)程中需要對(duì)橋梁的重量、二期恒載等數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的研究。然后和3650d徐變發(fā)生變化的前后狀況進(jìn)行對(duì)比，接著通過(guò)MIDAS軟件對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的研究。

通過(guò)詳細(xì)的研究，可以發(fā)現(xiàn)，10年的時(shí)間后節(jié)點(diǎn)的位移呈現(xiàn)的規(guī)律基本相同。然后對(duì)前后的情況進(jìn)行對(duì)比，如圖3所示。主梁在經(jīng)過(guò)10年的時(shí)間后，通過(guò)研究，可以發(fā)現(xiàn)合攏段的位移出現(xiàn)了很大的距離，橋墩節(jié)點(diǎn)的位移情況相對(duì)較小一點(diǎn)。將獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行相減，就可以知道收縮徐變對(duì)橋梁撓度所造成的影響，如圖4所示。從圖3、圖4中可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)3650d的時(shí)間后，橋墩的位置明顯下降了1mm，撓度明顯下降了49mm，而且邊跨稍微向上偏移了4mm。

6.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，該預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋經(jīng)過(guò)3650d收縮徐變后，連續(xù)梁箱梁截面負(fù)彎矩會(huì)變大，在橋梁懸臂梁根部位置彎矩變化值最大，在橋梁橋墩附近主梁的應(yīng)力值最大，在梁體其他位置也容易出現(xiàn)下?lián)?。所以在?duì)施工進(jìn)行控制時(shí)，需綜合考慮收縮徐變對(duì)預(yù)應(yīng)力對(duì)橋梁產(chǎn)生的影響，保證施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊小兵.混凝土收縮徐變預(yù)測(cè)模型研究[D].武漢：武漢大學(xué)，2004.

[2]袁鵬飛.高強(qiáng)混凝土箱梁橋收縮徐變效應(yīng)分析[D].重慶：重慶大學(xué)，2013.endprint