連續剛構橋變形參數敏感性分析

葉偉建 何琪明

(1．寧波市高等級公路建設指揮部，浙江寧波 315000; 2．舟山市港航管理局嵊泗分局，浙江舟山 316000)

1 概述

雙薄壁高墩連續剛構橋沿承了連續梁和T型剛構梁體連續、墩梁固結的結構形式，不但將T型剛構不設支座、無需體系轉換，方便施工的優點繼承了下來，還使其保持了連續梁無伸縮縫、行車平順的優點。而在形式上通常采用變截面主梁，既能節約材料，又使得外形美觀。在受力方面，仍視上部結構為連續梁的結構，并考慮由于橋墩的受力、混凝土收縮徐變以及溫度變化引起的彈塑性變形對上部結構內力的影響。連續剛構橋梁體系利用其小的抗推剛度來適應橋梁的水平變位、利用薄壁高墩大的抗彎剛度保持橋面的平整。因此，雖然連續剛構橋梁起步較晚，但卻得到了較快的發展，在主跨200 m～300 m范圍內應用極為廣泛。

2 模擬計算方法

2．1 模型介紹

某大跨連續剛構橋，跨徑布置為140 m+240 m+140 m。計算軟件采用的是橋梁博士3．03。全橋主橋分為160個單元，橋墩單元為161～184，180個節點，如圖1所示。

圖1 全橋模型

2．2 預應力損失對橋的變形與應力的影響分析

在預應力混凝土連續剛構中為了保證各正截面的強度，通過對橋梁施加縱向預應力的辦法來實現，并且可以通過改變預應力鋼筋的位置，合理的控制橋梁由于自重產生的下撓。

為了分析預應力損失對連續剛構跨中撓度造成的影響程度，考慮整體折減10%的張拉控制力來分析預應力損失對撓度和應力的敏感性(見圖2)。

圖2 原模型與預應力損失10%兩者撓度差值

2．3 收縮徐變對橋的變形與應力的影響分析

影響混凝土收縮徐變的因素很多。概括地講，主要因素有構件性質、環境條件和荷載條件等。其中周圍介質的溫度、濕度對混凝土收縮徐變的影響比較明顯。濕度越大，吸附水的蒸發量越小，水泥的水化程度越高，水泥凝膠體的密度也越高，收縮徐變也越小。相對濕度對加載早期的徐變影響更大。介質的溫度對混凝土收縮影響不大，對混凝土的徐變有顯著的影響。有關研究指出，隨著介質溫度升高，徐變率將加大，溫度在20℃ ～90℃之間以71℃的徐變率最大，隨后又開始下降并且混凝土本身的材料特性也決定了其離散性較大，實際情況目前很難模擬準確。

2．4 相對濕度變化的影響

在截面形狀明確的情況下，改變影響混凝土周圍的環境條件，來控制收縮徐變對橋梁撓度和正應力的影響。因此，考慮相對濕度55%、原模型(恒載+預應力+收縮徐變+活載相對濕度為70%)、90%三種環境條件進行比較(收縮徐變天數定為3 600 d)。分析混凝土收縮、徐變對橋梁下撓的影響，分析結果見圖3，圖4。

圖3 原模型與相對濕度55%兩者撓度差值圖

圖4 原模型與相對濕度90%兩者撓度差值圖

2．5 溫度對橋的變形與內力的影響

溫度對橋梁結構的受力與變形影響很大，并伴隨著溫度的變化而改變，考慮溫度變化對橋梁結構的影響是非常必要的。在不同時刻對結構狀態(應力、變形)進行量測，其溫度影響結果是不一樣的。由于溫度變化具有相當的復雜性，包括了日照溫差、季節溫差、殘余溫度、驟變溫差、不同溫度場等，而在原定控制狀態中很難預先知道溫度的變化情況，因此本文只取系統溫度和溫度梯度來考慮，測量結果見圖5，圖6。

2．6 各參數計算值的比較分析

由表1參數分析結果可以得出以下結論:1)從所有影響因素的分析結果中得出預應力損失引起的撓度變化最大，計算模型中當橋梁預應力整體損失10%時，跨中最大撓度增加48%。2)收縮徐變對撓度的影響，當濕度為55%時，撓度的增幅為6．1%，而當濕度為90%時，撓度減小了6．7%。3)溫度對跨中撓度的影響，由上述可知溫度對撓度的影響可以占到10%～20%左右。從模型分析可以知道，在頂板和底板溫差不變的情況下，系統降溫較大的影響著跨中下撓，而系統升溫對跨中基本沒有影響。

圖5 原模型與系統溫度上升25℃和溫度梯度為5℃時的撓度差值

圖6 原模型撓度與系統下降25℃和溫度梯度為5℃時的撓度差值

表1 各參數計算值的比較分析結果

3 結語

計算分析預應力的損失、混凝土的收縮、徐變和溫度對影響連續剛構橋下撓和應力變化的影響，得出結論如下:

通過計算可知，預應力損失引起的撓度變化最大，約占總下撓量的48%。因此在考慮此類橋梁的下撓問題時應著重分析有效預應力的損失。結合計算分析，此類跨徑的連續剛構橋收縮徐變對撓度的影響約在10%，溫度的影響10%～20%。

預應力損失是影響大跨徑連續剛構橋下撓的主要原因，同時收縮徐變和溫度的影響不可忽視。

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