不同龄期混凝土收缩徐变对三塔结合梁斜拉桥的影响

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发布时间：2021-09-06

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不同龄期混凝土收缩徐变对三塔结合梁斜拉桥的影响
刘沐宇，程涛
(武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室，湖北武汉430070)
摘要：为了研究混凝土桥面板收缩徐变效应对三塔结合梁斜拉桥的影响，以武汉二七长江大桥为工程背景，
采用桥梁专业软件MIDAS／CIVIL，考虑不同龄期的混凝土板，建立全桥有限元模型，分析了三塔结合梁斜拉桥
在收缩徐变影响下挠度及应力的变化。结果表明：混凝土的收缩徐变引起二七长江大桥主跨挠度增加7．6 cm，
塔顶水平位移增大5．6 cm，同时也使钢主梁拉应力增加10．9 MPa，混凝土板压应力减小0．6 MPa。混凝土加载
龄期越长，对三塔结合梁斜拉桥挠度和应力的影响越小，并在混凝土龄期达到180 d后对斜拉桥的影响趋于稳
定。
关键词：钢．混凝土结合梁；收缩徐变；不同加载龄期；挠度；应力
中图分类号：U448．27 文献标识码：A 文章编号：1672~037(2010)03-0006-05
近年来，由于钢一混凝土结合梁具有自重轻、
强度高、刚度大等特点，在我国桥梁建设的应用中
13趋广泛⋯。在建的武汉二七长江大桥是主梁
采用钢结构，桥面板为混凝土结构，主梁与桥面板
用剪力件连接的世界上最大跨度的三塔结合梁斜
拉桥。钢一混凝土结合梁是由性质不同的两种材
料结合在一起的整体结构，由于混凝土的收缩徐
变影响，将在钢和混凝土的结合面上产生相互作
用力，导致内力重分布，并致使结构产生大量的附
加变形【2 J。混凝土收缩徐变是随时间变化的，导
致不同龄期的混凝土引起的效应有很大的区别，
很多结合梁桥为了防止混凝土收缩徐变产生过大
的挠度和应力变化，采用将预制混凝土板放置若
干时间再进行架设的方法。因此，研究不同龄期
混凝土收缩徐变对结合梁斜拉桥的影响效应，可
以给同类桥型的设计和施工提供参考。
混凝土收缩徐变对桥梁的不利影响，很早就
引起了国内外学者和工程界的重视。由于试验工
作的困难，在已有的关于混凝土收缩徐变效应分
析的文献中，多采用理论分析和计算模拟。Salva．
tore推导了按龄期调整的混凝土模量计算式，并
对计算参数取值的有效性进行了分析；吴冲等
采用有效弹性模量法对大跨度结合箱梁斜拉桥的
混凝土收缩徐变应力进行了计算分析；叶梅新
等结合具体工程实例，采用有限单元法分析了由
于徐变引起的应力重分布，并探讨了不同龄期混
凝土弹性模量的取值 J。尽管已经有很多学者
对混凝土的收缩徐变效应进行了研究，但是对三
塔结合梁斜拉桥有关收缩和徐变的研究还较少。
本文以武汉二七长江大桥为工程背景，建立
全桥有限元模型，在建模时分别考虑混凝土板的
加载龄期为28 d、90 d、180 d、270 d，分析了三塔
结合粱斜拉桥在收缩徐变影响下的挠度及应力变
化情况。同时，对不同龄期混凝土收缩徐变产生
的影响效应进行讨论，计算表明将混凝土板放置
180 d后再进行架设可以有效地减小混凝土收缩
徐变对三塔结合梁斜拉桥的影响，本文的分析结
果可为三塔结合梁斜拉桥设计和施工提供参考。
1 工程概况
武汉二七长江大桥主桥结构为三塔双索面斜
拉桥，全桥总长1732 11，详细布置为90 nl+160 nl
+616 In+616 In+160 1"13．+90 m，见图l。两边跨
各设一个辅助墩，主梁纵向采用半漂浮体系，墩塔
固结，中塔采用塔梁铰接，全桥共设斜拉索132
对，标准节段索距在主粱上为l3．5 m。桥塔为花
瓶型钻石构造钢筋混凝土结构，主塔高度为206
m 。
主桥桥面体系采用双工字型钢主梁与混凝土