48+88+48m连续梁悬臂施工控制技术研究

郑会玺

邢台路桥建设总公司

关键词：连续梁;收缩徐变;施工控制;

确保桥梁成桥的线形与设计线形尽可能吻合是桥梁线形控制的最终目的。对预应力连续梁而言，在桥梁整个施工期间所需经历的季节以及环境的变化较大，并且受到较多其他因素的影响。若使桥梁各个施工阶段的参数均按照设计值进行，将会导致桥梁线形最终挠度与目标轨迹偏离太远，因此，找到施工时影响结构线形的主要因素是施工控制的关键所在。

1 工程概况

某48+88+48预应力混凝土连续梁桥全长185m。梁体结构为单箱室，变截面形式。所采用的计算参数为:C50 混凝土，鉴于施工环境选定70%的相对湿度，按7天作为混凝土的评价加载龄期。

2 混凝土收缩徐变的影响

混凝土时效变形由收缩和徐变两部分组成，收缩应变是由于自身混凝土失水致使自身体积缩小的变形，而徐变应变则是受到持续应力的作用而产生的。混凝土梁体在荷载的长期作用下，其收缩徐变除了会导致较大的预应力损失外，还会影响梁体结构和线形。说明混凝土收缩徐变的不利影响是不容忽略的。多年来，世界各国专家和学者对混凝土收缩徐变计算理论及方法开展了大量的研究工作，并取得了一批重要的成果。但需要指出的是，由于缺乏长期完善的实测数据，目前混凝土收缩徐变计算理论和方法的研究还不够成熟。因此对于凝土收缩徐变计算理论及方法的深入研究仍是我们以后长期的努力方向。本节通过以介绍收缩徐变年限、相对湿度、加载龄期等相关方面介绍梁体线形对混凝土收缩徐变的敏感性。

2.1 收缩徐变时间的影响

表1 改变收缩徐变时间对桥梁挠度值的影响对比分析 下载原图

注:挠度向上为正，向下为负。

从实验结果可知，对于该桥梁而言，中跨的挠度值在不考虑混凝土的收缩徐变时为-20.61mm，在考虑三年的收缩徐变时为-23.89mm，边跨在不考虑混凝土的收缩徐变时挠度值为23.08mm，在考虑三年的收缩徐变时为24.02mm。通过对比这两种工况下的模型可发现，中跨的最大挠度增加得较为明显，其值为12%，而边跨的挠度增加值则可忽略不计。对比另外两种工况可知，中跨的最大挠度有约为5%的增加量，而边跨的增加量则可忽略不计。通过上述分析可知，混凝土收缩徐变的时间与桥梁挠度呈正比的关系，并且混凝土挠度增加的速度逐渐增大，并且其增加速度的峰值出现在3～10年内，并在10～20年内增加的速度逐渐降低，在混凝土的收缩徐变时间到20年的时候，增加的速度开始变换，表明挠度的增加量并非无限。

2.2 相对湿度的影响

根据桥梁现场条件将施工环境的相对湿度确定在70%进行计算。在浇筑完混凝土之后，若天气处于较为干燥的时间段，混凝土中将会由于水分较快的蒸发导致出现脱水的现象，使混凝土内部颗粒无法水化充分，导致粘结力较为缺乏，部分表层混凝土脱落。并且，当混凝土中的水分蒸发时间较早而混凝土强度达不到要求时，将会有干缩的裂纹出现。因而在混凝土中，特别是浇筑后期的混凝土，相对湿度对其将会有较大的影响。为研究混凝土相对湿度对桥梁线形的影响，将标准定为70%的混凝土相对湿度设计值，并在此基础上变动为77%以及63%作为参考组。采用有限元软件Midas/Civil对相对湿度为70%设计值，77%设计值以及63%设计值下桥梁成桥10年后挠度值进行对比分析，以研究相对湿度对桥梁线形的影响。所得结果如下所示。

图1 改变相对湿度对桥梁累计挠度的影响示意图 下载原图

从图1可看出，中跨在相对湿度为70%设计值时的挠度值为-25.9mm，在相对湿度为77%设计值时的挠度值为-25.24mm;边跨在相对湿度为70%设计值时的挠度值24.2mm，在相对湿度为77%设计值时的挠度值为23.90mm，中跨在采用相对湿度为77%时的挠度值与标准模型相比下降了2.8%，边跨在采用相对湿度为77%时的挠度值与标准模型相比下降了2.5%。中跨在相对湿度为63%时的挠度值为-27.0mm，边跨为24.66mm，与标准模型的最大挠度相比，中跨上升了4.0%，边跨上升了1.5%。由于梁体的挠度因相对湿度的变化所导致的改变幅度较小，因此对于梁体线形而言相对湿度的影响较小，梁体线形较为合适的相对湿度为70%设计值。

2.3 加载龄期的影响

图2 加载龄期对桥梁线形的影响结果图 下载原图

从图2可看出，中跨在四天的加载龄期时的挠度值为-25.90mm，在七天的加载龄期时的挠度值为-25.90mm，边跨在四天的加载龄期时的挠度值为24.44mm，在七天的加载龄期时的挠度值为24.29mm，相比于设计模型的最大挠度，在四天加载龄期时的挠度变化程度较小。并且在10天的加载龄期时，中跨挠度值为-26.16mm，边跨的挠度值为24.17mm，比起设计模型其最大挠度变化程度也较小。从数据上控制，对于梁体的挠度而言，改变加载龄期的影响并不大，但鉴于现场施工的复杂性，建议选6～8天的加载龄期较为合适，以确保混凝土得到较为充分的养护。

2.4 温度效应的影响

(1)季节温差的影响

现在一般认为:年温变化引起混凝土构件的温度随时间变化，但由于长期而缓慢的作用，所以认为年温变化下各时刻混凝土结构的温度场是均匀的，温度随季节变化。在考虑季节温度变化的作用时，均以结构物的平均温度依据。由于作用周期长，季节温度作用使结构产生的整体位移不容忽视。为了更特选取整体温度不变、整体升温10℃、整体降温10℃的三组不同工况进行模拟。利用软件Midas/Civil，计算出三组工况下成桥十年后的主梁挠度值，对比梁体的挠度变化，分析梁体线形对季节温差的敏感性。计算结果如图所示。由于本连续梁为对称结构，在此图仅给出主梁一半结构(边跨+中跨)的数据，规定正值为向上的挠度值，负值为向下的挠度值。

图3 季节温差变化对梁体累计挠度的影响趋势图 下载原图

从图3可知，当整体升温10℃时，中跨挠度的最大值为-20.30 mm;边跨挠度的最大值为23.24mm。当整体温度不变时，中跨挠度的最大值为-26.00mm，边跨挠度的最大值为24.30 mm;与整体升温10℃的模型对比，整体温度升温1℃，中跨最大挠度降低了0.57 mm，边跨最大挠度降低了0.11 mm。当整体降温10℃时，中跨挠度的最大值为-31.68 mm，边跨挠度的最大值为26.16 mm;与整体温度不变的模型对比，整体温度降温1℃，中跨最大挠度增加了0.57 mm，边跨最大挠度增加了0.17 mm。由数据可知日照温差变化引起梁体挠度的变化幅度较大，所以季节温差变化对梁体线形有着明显的影响。

(2)日照温差的影响

图4 季节温度改变对梁体累计挠度的影响曲线图 下载原图

从图4可知，中跨的挠度在温度整体上升10°时的最大值为-20.29mm，在整体温度不改变时的挠度最大值为-26mm，边跨的挠度在温度整体上升10°时的最大值为23.23mm，在整体温度不改变时的挠度最大值为-24.29mm，相对于不改变温度的工况，在温度整体上升的工况中中跨的挠度下降了0.56mm，边跨则是降低了0.10mm，中跨在温度整体下降10°时的最大挠度值为-31.67mm，边跨则是26.15mm，相比于不改变温度的模型，该种工况下中跨的最大挠度有上升的趋势，其值为0.56mm，边跨则是增加了0.16mm。可知，温差的变化对于梁体的挠度而言有较大的影响，因此在施工时需重视对温度的实时监测。

3 结语

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