收縮徐變對先簡支后連續結構體系的影響研究

羅彬

混凝土的徐變對結構的影響有有利方面，也有不利方面。眾所周知，徐變可以引起預應力混凝土結構的預應力損失，混凝土收縮徐變使預應力構件收縮，預應力筋縮短，從而引起預應力損失。在鋼筋混凝土或預應力混凝土等配筋構件中，隨時間而變化的混凝土的收縮、徐變受到內部鋼筋的約束將導致內力的重分配。預應力損失實際上也是預應力混凝土構件內力重分配的一種，收縮徐變導致的預應力損失占據全部損失的1/3以上。

收縮徐變引起的預應力損失的計算公式如下:

在預應力混凝土連續梁橋中，混凝土的收縮徐變和預應力損失是相互影響的。混凝土的收縮徐變引起結構的預應力損失;反過來，預應力損失導致內力重分布，又會影響混凝土的收縮徐變。

本文以貴陽花溪二號橋為研究對象，花溪二號大橋工程位于貴陽市花溪區境內，是貴陽環城高速南環線上的主要橋梁之一。該橋總長217 m，主橋為一座4×50 m預應力混凝土先簡支后結構連續T梁橋，全橋為雙幅橋。

花溪二號大橋上部構造為T形。下部結構墩身、蓋梁、系梁及臺帽橋臺底部板的現澆混凝土采用C40混凝土材料。樁基、橋臺前墻頂面以下1.2 m、側墻頂面以下1.7 m范圍內采用C25混凝土。預制主梁及橫隔板、濕接縫、封錨端、墩頂現澆連續段、橋面現澆混凝土采用C50。

以下將用橋梁博士結構程序模擬混凝土的收縮徐變對預應力損失的影響。

全橋結構平面分析采用橋梁博士3.0，根據設計圖紙中的結構布置和結構尺寸，全橋結構離散成297個節點、293個單元，其中主梁單元220個，橋墩單元73個。基于群樁基礎嵌入基巖，整體剛度很大，因而墩底采用完全固結的約束條件，主梁兩端對豎向位移約束。具體工序時間如表1所示。

表1 施工工序時間

本次分析我們主要考慮的是不同時間內混凝土收縮徐變引起的端跨及中跨跨中撓度和內力。

表2 混凝土收縮徐變引起主梁撓度變化 mm

由表2可知，80 d混凝土收縮徐變引起端跨跨中撓度為4.53 mm。第200天時，跨中撓度由于混凝土的收縮徐變而引起的下沉量為5.06 mm，一年以后基本上沒有影響(10 000 d時的下撓量為5.12 mm)，可見混凝土的收縮徐變在80 d時已經完成了88%;同時由表3可知3號～6號梁跨中由混凝土收縮徐變引起的內力為176.5 kN，10 000 d以后為203.9 kN，60 d已經完成了總的收縮徐變的86.5%。

由數據分析可知:80 d混凝土收縮徐變已經完成87%左右，而此時先簡支后連續結構體系還沒有澆筑施工后連續端，正處于簡支狀態。因此在混凝土收縮徐變量發生最大的時間里不會引起力矩的重分配產生次內力。

表3 混凝土收縮徐變引起主梁內力變化 kN

我們對整個橋梁的混凝土收縮徐變的分析是在忽略了后連續端混凝土和吊裝主梁之間，由于施工時間不同而產生的收縮徐變速率差別基礎上進行的。

我們知道后連續端一般是很短的一段截面，一般橋梁都控制在0.5 m左右(本文算例采用的濕接縫為0.8 m)，而且張拉負彎矩鋼筋給主梁和濕接縫提供了很大的壓應力，這樣更加減小了新舊混凝土的影響。

綜上，我們可知80 d混凝土收縮徐變已經完成87%左右，即混凝土齡期在80 d后混凝土收縮徐變對預應力損失的影響基本穩定。

因此我們建議在先簡支后連續結構體系施工時，主梁架設過程不要太過倉促，要讓主梁保持在簡支狀態的時間應該在80 d左右，這樣混凝土有足夠的時間完成大部分的收縮徐變，有利于結構的受力和耐久性。

［1］ 陳西更，井曉輝.淺析混凝土結構的耐久性［J］.山西建筑，2009，35(26):65-66.