多跨连续大跨度混凝土梁桥合理加载龄期分析

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发布时间：2021-09-11

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多跨连续大跨度混凝土梁桥合理加载龄期分析
任更锋，胡景雨，王儒雅，王春生
(长安大学桥梁与隧道陕西省重点实验室，陕西西安710064)
摘要：施工方法与施工过程的控制对混凝土梁桥在营运阶段的受力性能有很大影响。为分析混凝土的收缩徐变特性对混凝土梁桥的
影响，统计分析了国内已建成的大跨径预应力混凝土连续梁桥的技术现状，确定了加载龄期是影响混凝土收缩徐变的主要因素，以某八跨
混凝土连续梁桥为例，采用按龄期调整的有效模量代替混凝土弹性模量来考虑混凝土收缩徐变的影响，并与有限元法相结合逐步计算超
静定连续梁桥中混凝土收缩徐变次内力。计算结果表明混凝土梁桥加载龄期对成桥后的线型具有一定影响，因此施工过程中不可以盲目
的为了提高施工速度，缩短混凝土的加载龄期。通过计算分析，建议混凝土连续梁桥的加载龄期选择5～7 d为宜。
关键词：混凝土梁桥；受力性能；施工方法；收缩徐变；合理加载龄期
中图分类号： TU528．01 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2011)08—0073—03
Research of rational loading age of long m ulti-span continuous concrete girder bridge
REN Geng-feng，HUJing-yu，WANG Ru-ya，WANGChan—sheng
(KeyLaboratoryforBridge andTtmnel ofShaanxiProvince，Chang’anUniversity，Xi an 710064，China)
Abstract： Construction method and construction control have great influence on the mechanical properties of concrete girder bridge in its service
phase．On the basis ofthe statistics data ofthe existing long span prestressed concrete continuous girder bridges，it was proved that loading age
was a major efect factor of concrete creep and shrinkage．Further taking an eight—span continuous concrete girder bridge as all example，the
age—adjusted efective modulus was used to substitute for concrete elastic modular to consider the concrete shrinkage and creep efects．Finite ele—
ment step—by—step analysis method was used to study the concrete creep and shrink age secondary internal force for continuous bridge structures．
The results show that the loading age ofconcrete influences the bridge alignment，so it is not rational to increase construction speed blindly，and
shorten the loading age ofconcrete．According to the calculation，the recommended concrete loading ag e is five to seven days．
Key words： concrete girder bridge；mechanical performan ce；construction method；creep and shrinkage；rational loading age
0 引言
混凝土的时效变形包括收缩和徐变两部分，收缩变形与应
力无关，而徐变则是在持续应力作用下产生的。混凝土的徐变主
要取决于加载龄期和含水量，混凝土由于水泥水化进程的影响，
在常应力作用下随着时间的推移，结构中的应变会逐渐增加，这
一过程伴随结构的整个使用期。
在工程界有不同的理论和假设来解释徐变的机理，但是
迄今为止，尚无可被普遍接受的理论模型。目前，建立在连续损
伤力学理论基础上的热化力学模型比较合理的解释了早龄混
凝土的短期徐变行为。z．P．Bazant[ 的固化理论以及微预应力固
化理论比较合理的论证了混凝土的长期徐变行为机理。
在超静定结构中因收缩、徐变导致的结构内力重分布一般
有以下几种情况：①在分段施工过程中发生结构体系转换时；
②结构各组成部分混凝土徐变、收缩的特性互异时；③ 发生外
加约束，如支座不均匀沉陷时。由于这几种情况下的内力重分布
均是由于收缩徐变引起的，因此求解的基本条件和方法也是相
通的。上述内力重分配计算实际上是徐变次内力与徐变次反力
的计算。本文利用按龄期调整的有效模量代替混凝土的弹性模
量，这样就可以用解弹性问题的方法来解混凝土结构的徐变及
松弛问题，并从混凝土收缩徐变的角度得出混凝土梁桥施工
过程中的合理加载龄期。
1 我国混凝土连续梁桥分布现状
预应力混凝土梁桥在保留了钢筋混凝土梁桥优点的同时，
使混凝土梁桥跨径进一步增大，因此预应力混凝土梁桥成为梁
桥设计的首选桥型[81。本文统计了国内在役60 111以上的连续梁
桥的分布地点、跨径布置、建造时间等。
根据可以搜集到的桥梁统计资料分析，大跨径预应力混凝
土连续梁桥主要分布在珠江、长江及黄河水系(图1)。在湖北省
境内建造的大跨径预应力混凝土连续梁桥数目最多，共13座，
主要包括沙洋汉江大桥及宜城汉江公路大桥等。在广东省境内
建造的预应力混凝土连续梁桥数目位居第二，共9座，主要包
括容奇大桥(跨容桂水道)、外海大桥(跨西江)及佛开高速西江
大桥等。在江苏省境内建造的预应力混凝土连续梁桥数目位居
第三，共8座，主要包括宿迁运河二号桥(跨京杭大运河)和南
京长江二桥北叉桥等。
大跨径预应力混凝土连续梁桥的跨径一般不超过170 m，