连续刚构桥变形参数敏感性分析

叶伟建 何琪明

(1．宁波市高等级公路建设指挥部，浙江宁波 315000; 2．舟山市港航管理局嵊泗分局，浙江舟山 316000)

1 概述

双薄壁高墩连续刚构桥沿承了连续梁和T型刚构梁体连续、墩梁固结的结构形式，不但将T型刚构不设支座、无需体系转换，方便施工的优点继承了下来，还使其保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点。而在形式上通常采用变截面主梁，既能节约材料，又使得外形美观。在受力方面，仍视上部结构为连续梁的结构，并考虑由于桥墩的受力、混凝土收缩徐变以及温度变化引起的弹塑性变形对上部结构内力的影响。连续刚构桥梁体系利用其小的抗推刚度来适应桥梁的水平变位、利用薄壁高墩大的抗弯刚度保持桥面的平整。因此，虽然连续刚构桥梁起步较晚，但却得到了较快的发展，在主跨200 m～300 m范围内应用极为广泛。

2 模拟计算方法

2．1 模型介绍

某大跨连续刚构桥，跨径布置为140 m+240 m+140 m。计算软件采用的是桥梁博士3．03。全桥主桥分为160个单元，桥墩单元为161～184，180个节点，如图1所示。

图1 全桥模型

2．2 预应力损失对桥的变形与应力的影响分析

在预应力混凝土连续刚构中为了保证各正截面的强度，通过对桥梁施加纵向预应力的办法来实现，并且可以通过改变预应力钢筋的位置，合理的控制桥梁由于自重产生的下挠。

为了分析预应力损失对连续刚构跨中挠度造成的影响程度，考虑整体折减10%的张拉控制力来分析预应力损失对挠度和应力的敏感性(见图2)。

图2 原模型与预应力损失10%两者挠度差值

2．3 收缩徐变对桥的变形与应力的影响分析

影响混凝土收缩徐变的因素很多。概括地讲，主要因素有构件性质、环境条件和荷载条件等。其中周围介质的温度、湿度对混凝土收缩徐变的影响比较明显。湿度越大，吸附水的蒸发量越小，水泥的水化程度越高，水泥凝胶体的密度也越高，收缩徐变也越小。相对湿度对加载早期的徐变影响更大。介质的温度对混凝土收缩影响不大，对混凝土的徐变有显著的影响。有关研究指出，随着介质温度升高，徐变率将加大，温度在20℃ ～90℃之间以71℃的徐变率最大，随后又开始下降并且混凝土本身的材料特性也决定了其离散性较大，实际情况目前很难模拟准确。

2．4 相对湿度变化的影响

在截面形状明确的情况下，改变影响混凝土周围的环境条件，来控制收缩徐变对桥梁挠度和正应力的影响。因此，考虑相对湿度55%、原模型(恒载+预应力+收缩徐变+活载相对湿度为70%)、90%三种环境条件进行比较(收缩徐变天数定为3 600 d)。分析混凝土收缩、徐变对桥梁下挠的影响，分析结果见图3，图4。

图3 原模型与相对湿度55%两者挠度差值图

图4 原模型与相对湿度90%两者挠度差值图

2．5 温度对桥的变形与内力的影响

温度对桥梁结构的受力与变形影响很大，并伴随着温度的变化而改变，考虑温度变化对桥梁结构的影响是非常必要的。在不同时刻对结构状态(应力、变形)进行量测，其温度影响结果是不一样的。由于温度变化具有相当的复杂性，包括了日照温差、季节温差、残余温度、骤变温差、不同温度场等，而在原定控制状态中很难预先知道温度的变化情况，因此本文只取系统温度和温度梯度来考虑，测量结果见图5，图6。

2．6 各参数计算值的比较分析

由表1参数分析结果可以得出以下结论:1)从所有影响因素的分析结果中得出预应力损失引起的挠度变化最大，计算模型中当桥梁预应力整体损失10%时，跨中最大挠度增加48%。2)收缩徐变对挠度的影响，当湿度为55%时，挠度的增幅为6．1%，而当湿度为90%时，挠度减小了6．7%。3)温度对跨中挠度的影响，由上述可知温度对挠度的影响可以占到10%～20%左右。从模型分析可以知道，在顶板和底板温差不变的情况下，系统降温较大的影响着跨中下挠，而系统升温对跨中基本没有影响。

图5 原模型与系统温度上升25℃和温度梯度为5℃时的挠度差值

图6 原模型挠度与系统下降25℃和温度梯度为5℃时的挠度差值

表1 各参数计算值的比较分析结果

3 结语

计算分析预应力的损失、混凝土的收缩、徐变和温度对影响连续刚构桥下挠和应力变化的影响，得出结论如下:

通过计算可知，预应力损失引起的挠度变化最大，约占总下挠量的48%。因此在考虑此类桥梁的下挠问题时应着重分析有效预应力的损失。结合计算分析，此类跨径的连续刚构桥收缩徐变对挠度的影响约在10%，温度的影响10%～20%。

预应力损失是影响大跨径连续刚构桥下挠的主要原因，同时收缩徐变和温度的影响不可忽视。

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