徐变对大跨度预应力混凝土连续箱梁桥施工线形控制的影响

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发布时间：2021-09-03

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徐变对大跨度预应力混凝土
连续箱梁桥施工线形控制的影响
张汉一，周凌宇，贺桂超，肖金敏
(1．中南大学土木工程学院，湖南长沙410075；
2．中铁四局，江苏苏州215131；3．长沙市建筑工程安全监察站，湖南长沙410016)
摘要：徐变对大跨度预应力混凝土连续梁结构变形和内力的影响不容忽略。基于混凝土徐变预测模型，分析C50混凝土
徐变系数的变化规律，得出适合于桥梁监控的预测模型，并对一简支梁进行验证，计算结果与实际工程结果较吻合。在此
基础上对京沪高铁跨秦淮河特大桥进行施工监控，依据该桥的施工监控方案，对各个施工节段的标高进行测量与控制，该
桥的标高监控实践表明：徐变对桥梁结构影响较为显著；GL2000模型、ACI一209R模型和我国o4规范具有较高的精度，可
满足施工线形达到设计线形要求。
关键词：徐变；预应力混凝土连续箱梁；有限元；线形控制
中图分类号：TU448．1 文献标志码：A 文章编号：1672—7029(2012)05—0013—06
Effect of creep on the construction of linear control of large——span
prestressed concrete continuous box beam bridge
ZHANG Han—yi ，，ZHOU Ling—yu ，HE Gut．chao。
， XIAO Jin．min '
(1．School of Civil Engineering，Central South University，Changsha 410075，China；
2．The Fourth Construction Co．Ltd．of CTCE Group，Suzhou 215131，China；
3．Changsha Architectural Engineering Safety Supervision Station，Changsha 410016，China)
Abstract：The impact that structure deformation and internal forces of large—span prestressed concrete continu—
OUS beam by creep cannot be ignored．Based on the creep prediction model of concrete，the variation of C50
concrete creep coeficient was analyzed，and the prediction model suitable for bridge monitoring was derived．
Verification on a simply supported beam，the calculated results are in good agreement with those of the actual
project．On this basis，construction monitoring of the Beijing-Shanghai high-speed railway crossing Qinhuai
river bridge was made．According to the bridge constru ction monitoring program ，the elevation of each constru ction
phase was measured and controlled． The elevation monitoring practice shows that the creep has a significant impact
on the bridge structure．The GL2000 model，the ACL一209 model and 2004 specification have high precision，
which can satisfy the constru ction linear and meet the design of linear requirements．
Key words：creep；prestressed concrete continuous box beam ；finite element analysis；linear control
徐变是混凝土本身固有特性，会导致混凝土结
构受力和变形随时问而改变，对结构的受力性能及
长期变形影响很大。从1907年Hatt首先发现混
凝土徐变至今，国内外一大批学者对其开展研究工
作，虽已取得了一些重要成果，但由于混凝土徐变
机理及影响因素十分复杂，对混凝土徐变现象还没
收稿日期：2012—04—19
作者简介：张汉一(1970一)，男，吉林磐石人，硕士研究生，高级工程师，从事大跨度桥梁施工管理
14 铁道科学与工程学报 2012年l0月
有完全被掌握¨ 。目前对于混凝土徐变分析主要
依据徐变预测模型，应用较多的有GL2000模
型 J、ACI一209R 模型 J、AASHTO 模型、
BS5400模型及我国的JTJ 023—85模型和
J FG D62—2004模型 J。这些模型都是建立在相
应试验数据基础上，由于各模型考虑影响因素不
同，因此，每种模型的计算精度及适用性也存在差
异。采用悬臂施工的连续梁桥，由于结构体系转
换，前期结构产生的徐变变形受到后期结构的约
束，将在结构中产生徐变次内力和支座次反力 J。
大跨度预应力混凝土连续梁桥上部结构在使用期
间的主要病害表现在2个方面：一是箱梁主跨跨中
下挠过大，二是箱梁梁体开裂。而这导致这2方面
的主要原因是有效预应力的损失和对混凝土徐变
效应的估计不足。由于大跨度桥梁施工周期
长，徐变效应影响大，就需要在施工过程中通过施
工控制，调整模版标高以及合理设置预拱度来抵消
施工期问徐变引起的挠度，保证桥梁达到设计线
形。本文以京沪高铁跨秦淮新河特大桥为工程背
景，探讨施工控制中徐变效应的计算分析方法，以
便为今后同类型桥梁施工提供参考。
l 混凝土徐变效应分析
随着我国高速铁路的快速发展，对高速铁路上
桥梁的要求也越来越高，因此分析混凝土徐变的影
响，对桥梁结构的安全及适用性具有重要影响。
对混凝土徐变的计算，关键问题是如何确定混
凝土徐变系数。由于混凝土徐变机理的复杂性，目
前还没有1个通用的计算公式，国际上主要通过预
测模型来计算徐变系数。但由于每个预测模型考
虑的因素不同，因此计算结果也存在一定差异，通
过对比各个预测模型，发现各预测模型所考虑的参
数主要集中在水泥类型、计算龄期、加载龄期、混凝
土受荷、混凝土构件的截面尺寸和形状、环境相对
湿度等因素上。本文以目前高速铁路桥梁常用
C50混凝土为研究对象，对混凝土徐变效应进行分
析，各预测模型所采用的主要参数见表1。
根据表1中参数，计算得到国内外主要的混凝
土徐变预测模型的徐变系数10年的变化曲线如图
1所示。
3·O
2·5
2．0
．s
1．0
n5
O 0．5 lJ0 1．5 2．0 2．5 3．0 3．5 4o
加载时间／lo d
图1 C50混凝土加载l0年过程徐变系数变化曲线
Fig．1 The creep coefi cient CUlWeS of C50 concrete load 10
一year
从图1可以看出：各模型计算出的徐变系数大
致可以分为4个水准；加载10 a后，85规范计算的
终极徐变系数最大，为2．562；ACI一209R模型与
04规范计算的终极徐变系数中等，分别为1．942
和1．803；GL2000模型和BS5400模型计算得到的
终极徐变系数次之，分别为1．458和1．418；AASH—
TO模型计算得到终极徐变系数最小，为1．221。
各模型计算的徐变系数在10 a以后增长缓慢，且
数值增长较小，徐变在3 a内基本完成总徐变的
95％。
混凝土徐变效应进行21 d，51 d和1 a后，徐
变系数与终极系数的比值如表2所示。