混凝土收縮徐變對(duì)施工控制的影響

摘　要:分析了影響連續(xù)—?jiǎng)倶?gòu)組合體系橋梁施工控制的影響因素,其中混凝土收縮徐變是影響超靜定結(jié)構(gòu)的最主要因素之一,研究所得結(jié)論對(duì)同類橋梁的建設(shè)具有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞:連續(xù)—?jiǎng)倶?gòu)組合橋;施工控制;收縮徐變

中圖分類號(hào):U448. 23

1 　引言

　　美林大橋?yàn)橐蛔骺?0 米的變截面箱形連續(xù)—?jiǎng)倶?gòu)組合體系橋[1 ] ,屬一種新型橋式,其跨徑布置為40 + 55 + 90 + 55 + 40 米,橋梁構(gòu)造及力學(xué)性能復(fù)雜,施工難度較大見圖1 。該橋?yàn)槌鞘袠蛄?它建成后將成為南安的標(biāo)志性建筑。分析影響該橋施工控制的影響因素并對(duì)該橋主梁施工過程進(jìn)行合理的控制是使橋梁施工結(jié)果與設(shè)計(jì)要求相吻合的重要保障。

　　連續(xù)—?jiǎng)倶?gòu)橋的施工控制與其設(shè)計(jì)和施工有密切的聯(lián)系。橋梁施工控制的目的就是使施工與設(shè)計(jì)盡可能一致。在影響橋梁施工控制的參數(shù)很多,主要有:混凝土的容重、彈性模量、施工順序、預(yù)應(yīng)力張拉、日照溫差,一期恒載、掛籃重量、施工荷載臨時(shí)荷載以及收縮徐變等。但對(duì)于施工中多次發(fā)生體系轉(zhuǎn)換的超靜定結(jié)構(gòu),混凝土的收縮、徐變是影響施工控制的最主要因素之一,因?yàn)榛炷恋氖湛s、徐變要引起梁內(nèi)預(yù)應(yīng)力及其次內(nèi)力的變化,橋梁的內(nèi)力變化又反過來影響混凝土徐變的變化。

2 　收縮、徐變對(duì)高程控制的影響

　　在剛構(gòu)橋施工過程中,特別是采用懸臂法,線性控制尤為重要,它是保證橋梁順利合龍的關(guān)鍵。為保證成橋線形的預(yù)定目標(biāo),在主梁的施工過程中需設(shè)置預(yù)拱度。預(yù)拱度的設(shè)置以理論計(jì)算為基礎(chǔ),以實(shí)際測(cè)量的主梁變位為依據(jù),考慮施工過程中混凝土的實(shí)際容重、收縮、徐變,預(yù)應(yīng)力效應(yīng)、掛籃荷載的移動(dòng),橋面臨時(shí)荷載、體系轉(zhuǎn)換,日照溫差等多方面的影響,科學(xué)合理地設(shè)定預(yù)拱度。

　　考慮與不考慮混凝土收縮、徐變(二期恒載上橋兩年后) 美林大橋的理論計(jì)算撓度比較如圖2 所示。

　　注:由于不對(duì)稱施工造成了左右跨的變形不對(duì)稱。

　　從上面的圖表中可看出,如果在設(shè)置預(yù)拱度時(shí)不考慮混凝土的收縮徐變的因素,后期的影響還是很大的,特別是在橋梁跨中位置,變形差值最大可達(dá)44 毫米?？紤]混凝土的收縮徐變的因素中跨合攏時(shí)理論值與實(shí)測(cè)值比較如圖3 所示。

　　通過理論計(jì)算與實(shí)際施工過程相結(jié)合,在考慮了各種施工因素,特別是混凝土收縮徐變的影響,設(shè)立了合理的預(yù)拱度,保證了橋梁的順利合龍,取得了最大3mm 的合龍誤差,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于規(guī)范所規(guī)定的20毫米的規(guī)定,高精度實(shí)現(xiàn)了主梁線型控制的目的,體現(xiàn)了橋梁的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和意圖。

3 　主梁應(yīng)力控制成果

　　在橋梁施工控制中,采用以主梁線形控制為主,以應(yīng)力控制為輔的原則進(jìn)行,主梁應(yīng)力測(cè)試?yán)妙A(yù)先埋設(shè)在梁體關(guān)心截面的鋼弦計(jì)和混凝土計(jì)來測(cè)試,眾所周知,鋼弦計(jì)和混凝土計(jì)由于混凝土收縮徐變的影響,所測(cè)到的應(yīng)力(或應(yīng)變) 除外荷載直接引起的還包含著收縮徐變應(yīng)力(或應(yīng)變) ,只有扣除此部分應(yīng)力后才是真是的應(yīng)力[ 2 ] 。利用文獻(xiàn)2 方法在扣除收縮徐變應(yīng)力后主跨薄壁墩底部應(yīng)力在邊跨合龍和中跨合龍時(shí)測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)應(yīng)力與理論應(yīng)力的比較如表1 和表2 所示。

表1 　邊跨合龍1 號(hào)塊主梁實(shí)測(cè)應(yīng)力與理論應(yīng)力的比較

　　通過理論計(jì)算與實(shí)際施工過程相結(jié)合,考慮了各種因素的影響,尤其是較準(zhǔn)確地反應(yīng)了混凝土收縮徐變對(duì)主梁應(yīng)力測(cè)試的影響,從而真實(shí)的反映了橋梁在施工過程中的受力狀態(tài),實(shí)現(xiàn)了主梁高精度合龍。合龍后,主梁和墩身實(shí)測(cè)應(yīng)力均為壓應(yīng)力,且遠(yuǎn)小于規(guī)范所規(guī)定的限值。理論計(jì)算應(yīng)力與實(shí)測(cè)應(yīng)力接近,說明預(yù)應(yīng)力張拉符合設(shè)計(jì)要求。

4 　混凝土的收縮、徐變對(duì)橋墩內(nèi)力的影響[3 ]

　　美林大橋?yàn)樽兘孛嫦湫芜B續(xù)—?jiǎng)倶?gòu)組合體系橋,屬于高次超靜定,結(jié)構(gòu)的內(nèi)力不僅依賴與施工過程及其體系轉(zhuǎn)換,特別是墩底彎矩與混凝土收縮徐變以及薄壁墩身高度的關(guān)系十分密切,表3 為美林大橋薄壁墩墩高變化以及考慮、不考慮收縮徐變影響時(shí)薄壁墩墩底彎矩變化情況,本橋墩身凈高僅為13m。

　　由表3 和圖4 看出,對(duì)于連續(xù)—?jiǎng)倶?gòu)組合體系橋梁,由于結(jié)構(gòu)的特殊性,主橋墩越矮收縮徐變引起的墩底次彎矩越大,這一點(diǎn)應(yīng)引起設(shè)計(jì)工程師得特別注意。

5 　結(jié)論

　　(1) 對(duì)于超靜定結(jié)構(gòu)的混凝土橋梁,混凝土的收縮徐變引起的結(jié)構(gòu)次內(nèi)力是不可忽略的重要因素,尤其是在結(jié)構(gòu)發(fā)生多次體系轉(zhuǎn)換的情況下應(yīng)進(jìn)行詳盡分析,不僅在設(shè)計(jì)階段應(yīng)引起工程師的重視,而且在施工控制中必須予以考慮。

　　(2) 對(duì)于剛構(gòu)—連續(xù)梁橋而言墩身越矮混凝土收縮徐變所引起的墩底次內(nèi)力越大,橋墩越不安全。

參考文獻(xiàn):

　　[1] 　鐵道部第四勘察設(shè)計(jì)院廈門設(shè)計(jì). 美林大橋施工圖設(shè)計(jì). 2003 廈門

　　[2] 　李旭升等. 斜拉橋施工監(jiān)控中混凝土應(yīng)力換算方法.蘭州鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)[J ] . 2003 Vol. 20 No. 6 P49～52

　　[3] 　吳鴻慶,任俠. 結(jié)構(gòu)有限元分析. 北京中國鐵道出版社. 2000