预应力混凝土箱梁桥混凝土收缩徐变影响分析

廖勇军

摘 要：在桥梁工程施工过程中，预应力混凝土箱梁混凝土收缩徐变对桥梁结构内力和桥梁线形都有较大的影响。为了保证桥梁结构的施工质量，文章对箱梁桥混凝土收缩徐变对桥梁造成的影响进行了详细分析，可供参考。

关键词：预应力混凝土 收缩徐变 混凝土的渐变

预应力混凝土箱梁是一种桥梁结构，在桥梁施工过程中，由于混凝土收缩徐变变化机理复杂，影响因素多，随机变量大，如果混凝土出现收缩徐变，很容易导致大跨径预应力混凝土桥梁出现预应力损失、结构变形、内力下降等问题。当前，国内一部分大跨径连续桥梁和连续钢结构桥在持续运营多年后出现了截面开裂、挠度过大等问题。而且，随着时间的不断推移，桥梁结构的裂缝和挠度还会进一步恶化，因此，为了保证预应力混凝土箱梁桥的施工质量，需要对混凝土收缩徐变的影响进行分析，从而保证桥梁的施工质量。

1.工程概况

花滩西洋河双线特大桥共19跨，桥梁桩基础采用钻孔桩及挖孔桩，其中0号桥台为扩大基础。墩身结构形式为空心墩和实心墩两种，桥台为矩形空心桥台。梁部结构为双线预应力钢构连续梁、双线整孔预应力现浇箱梁，孔跨布置（68+128+68）m+16×32m。连续梁采用挂篮悬臂浇筑施工，其中0号块采用托架法施工，边跨现浇段采用支架法施工。32m简支梁设计采用移动模架法施工。

本桥位于直线及曲线上，左线曲线要素为：ay =11°31′12″，本桥设计坡度为：+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号桥台接南宁方向保上隧道出口段路基，3号墩接昆明方向引桥。文章以此工程为例，对预应力混凝土箱梁桥混凝土收缩徐变产生的影响进行分析。

2.混凝土收缩徐变的基本内容及作用原理

2.1混凝土的收缩

在桥梁工程施工过程中，混凝土是桥梁施工过程中不可缺少的一种材料。随着时间的推移，混凝土材料的性质也会发生变形，这种变形主要分为徐变和收缩两种类型，在施工的时候桥梁内力通常会受到的混凝土的收缩作用的影响，混凝土的收缩通常是受到物理所用所引起的，这种变化的清华一般不会受到荷载的影响而只是和时间有着密切的关系。混凝土在凝结的时候，出现收缩现象的主要因素是水化物的体积出现了严重的变化，凝结后期通常是由于水分的蒸发而造成了严重的干缩。材料的使用以及配合都会对混凝土产生很大的影响。主要的影响因素还包括温度的高低、化学反应以及水分的多少等。要是在混凝出现收缩的时候没有进行相应的约束，通常就会将其称作自由收缩，在这个过程中不会出现温度应力。但是在实际的操作过程中，混凝土的收缩会受到很多因素的影响，所以通常都会出现拉应力。混凝土收缩的主要类型有塑性收缩、碳化收缩等。由于在施工的时候收缩不会对混凝土的结构造成太大的影响，因此，在实际的施工过程中，一般都会忽略内力所造成的影响，通常只会考虑施工过程中收缩是所产生的变位。将这些因素进行相应的计算，并结合施工的实际情况，可以发现，干缩应变和含水量之间存在着一定的关系。

2.2混凝土的渐变原理

由于混凝土受到不断的荷载的影响，应变就会出现持续的上升，因此这种现象通常称为混凝土的徐变。徐变的主要类型有干燥徐变以及基本徐变。处于基本徐变的时候，通常不会考虑水分变化所造成的影响，但干燥徐变会受到水分变化的影响。因此在施工时，因为受到徐变的影响，就很容易出现松弛的现象，严重影响建筑的结构。主要会产生影响的因素有：使用混凝土的含水量、使用的构件尺寸以及施工环境的影响。通过研究发现，由于受到荷载的不断影响，徐变的速度会逐渐下降。卸载后，变形的主要类型有徐变变形和残余变形，在施工的时候，由于受到这些因素的影响，给施工操作带来了很大的难度，在施工的时候两者都可以通过相似的应变方程来解决。

3.施工中模型的建立

在施工的过程中，主要是采取悬臂法的方式进行施工，桥梁有14节段，合拢所需要的长度为2m。然后利用Midas/Civil软件来进行模拟施工，利用这种方式能够对梁单元进行准确的计算，此外，还需要将施工段划分成78个梁单元，每段都需要划分成梁单元。

4.施工边界的选择

在对边界进行处理的时候，一般是通过工程的进度而选取的。0#块在施工的时候需要通过支架来进行，因此在对0#块进行施工操作时，需要对Z方向进行相应的约束。在悬臂的时候，需要拆除支架，然后利用钢管以及固结来对上部分进行支撑。完成此操作之后，桥梁的上部分会在主墩上形成支撑，这个时候上部结构和桥墩就没能进行密切的连接，同时也能进行适当的移动。本次研究主要是对桥梁刚建成以及使用10年的时间后徐变所造成的影响进行分析，工况都是“自重+二期恒载+汽车+人群”，混凝土所使用的取值都是26kN/m2，恒载的时候需要17.9kN/m2，公路需要使用-Ⅱ级，车道的数量选择2车道，系数选取为1.0，人群荷载的数值选为2.5kN/m2。

5.收缩徐变对施工质量所造成的影响

5.1对内力所形成的影响

在施工完成之后，需要对模型进行3650d的实验，需要考虑桥梁的重量、二期施工时恒载的数据。然后对3650d徐变的变化情况进行研究，通过MIDAS软件对获得的数据进行相应的分析，然后可以发现，在十年的时间后收缩徐变的变化以及内力的变化有着明显的规律，然后再对桥梁节点在施工前后内力的变化情况进行研究，发现收缩徐变的过程中内力的分布比较平衡，节点在施工过程中对内力变化的影响如图1所示。

主梁在受到长达3650d收缩徐变的影响后，桥墩两侧的弯矩有着很大的变化，有着较为显著的提升，然后通过徐變后的数据减去变化前的数据，就可以知道桥梁弯矩的变化，就能得出收缩徐变对桥梁所造成的影响，如图2所示。

从图2可以发现，3650d的时间后收缩徐变的变化情况，桥墩两侧的内力出现了十分明显的差异，并且受到内力的影响负弯矩的数值为-140000kN/m，徐变变化的前后，内力差值为86000kN/m，相比之前提升了约159%。

5.2对线形所形成的作用

根据有关规定，需要对模型进行3650d的实验，并且在此过程中需要对桥梁的重量、二期恒载等数据进行相应的研究。然后和3650d徐变发生变化的前后状况进行对比，接着通过MIDAS软件对获得的数据进行相应的研究。

通过详细的研究，可以发现，10年的时间后节点的位移呈现的规律基本相同。然后对前后的情况进行对比，如图3所示。主梁在经过10年的时间后，通过研究，可以发现合拢段的位移出现了很大的距离，桥墩节点的位移情况相对较小一点。将获得的数据进行相减，就可以知道收缩徐变对桥梁挠度所造成的影响，如图4所示。从图3、图4中可以发现，经过3650d的时间后，桥墩的位置明显下降了1mm，挠度明显下降了49mm，而且边跨稍微向上偏移了4mm。

6.结束语

综上所述，该预应力混凝土箱梁桥经过3650d收缩徐变后，连续梁箱梁截面负弯矩会变大，在桥梁悬臂梁根部位置弯矩变化值最大，在桥梁桥墩附近主梁的应力值最大，在梁体其他位置也容易出现下挠。所以在对施工进行控制时，需综合考虑收缩徐变对预应力对桥梁产生的影响，保证施工质量。

参考文献：

[1]杨小兵.混凝土收缩徐变预测模型研究[D].武汉：武汉大学，2004.

[2]袁鹏飞.高强混凝土箱梁桥收缩徐变效应分析[D].重庆：重庆大学，2013.endprint