混凝土橋梁徐變收縮的影響及措施探討

鄒次順 夏新橋

湖北省路橋集團有限公司（430050）

混凝土橋梁徐變收縮的影響及措施探討

鄒次順 夏新橋

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混凝土產生徐變收縮，會給橋梁結構在運營期間帶來較強的負面影響，同時也會給施工中的橋梁結構帶來不良影響。所以，為了降低混凝土橋梁徐變收縮的影響，要采取相應的工程措施。

橋梁；徐變收縮；影響

0 引言

混凝土徐變這種變形同時間和荷載有著相應關聯，屬于非彈性性質的變形。大跨度混凝土橋梁產生變形中較多都屬于混凝土徐變，這種非彈性變形是彈性變形的1～3倍。當前，在國內大跨度預應力混凝土連續剛構橋中，會出現非荷載裂縫增長、梁體下撓以及腹板開裂等方面的問題。這些問題的出現大部分原因來源于混凝土的徐變收縮。

1 混凝土徐變收縮的影響因素

混凝土徐變收縮主要由應力導致。混凝土徐變有著自身獨特的屬性，也同混凝土內水化水泥漿的特性有著較大的關聯。如果在制造混凝土采用不同化學成分水泥,產生的徐變收縮不會有著本質的區別,從而可以得知混凝土徐變收縮產生的根源在于水化水泥漿的物理結構，同水泥的化學性質沒有關聯。

總的來看，影響混凝土徐變收縮的因素表現在以下幾個方面：1）相對空氣濕度和環境因素。空氣濕度越低，環境越干燥，混凝土的徐變收縮效應越明顯；2）混凝土的齡期。隨著齡期增大，徐變收縮效應逐步降低；3）構件的尺寸。構件尺寸越大，混凝土徐變收縮效應越小。大量試驗及經驗表明，混凝土徐變收縮與構件體積與表面積之比存在對應關系，并隨著比值的增大而降低；4）混凝土水灰比。經驗表明，減少水灰比會降低徐變收縮效應；5）混凝土集料的強度特性。集料的彈模越高，構件徐變收縮將越小。

2 混凝土橋梁徐變收縮對結構的影響及措施

橋梁施工流水作業,導致了混凝土齡期較短,此時混凝土徐變收縮效應明顯，會引起大跨橋結構的較大變形和應力。因為沒有充分考慮到這些因素帶來的影響，橋梁的后期撓度增大,經常出現橋面鋪裝層的破損，最終降低橋梁使用壽命及車輛行車舒適度。因此，為了有效避免這一影響，施工中控制徐變收縮效應是必要的。

2.1 節段施工中混凝土徐變收縮對后期撓度的影響

加載齡期對混凝土的徐變收縮影響較大。大量研究表明，混凝土早期加載階段，由于水化反應未完成，混凝土的強度較低，導致抵抗混凝土徐變收縮能力有限，徐變收縮自然更大。需要特別提出的是,對于的預應力混凝土連續剛構橋梁而言，由于受工期要求的影響，需要在混凝土初凝的早期階段開始預應力的張拉加載，這樣無疑會加大混凝土徐變收縮效應，在不能改變梁面標高的情況下，主梁下撓變形值便會增加。因此，應盡量增加混凝土的基本養護時間，以減少徐變收縮對后期撓度的影響。

2.2 施工順序對后期撓度的影響

連續剛構橋作為一種超靜定結構，徐變收縮對結構整體變形影響較大。為了減少這種影響，應優化施工工序,即盡量減少結構的超靜定程度和時間，比如可以采用先邊跨后中跨的施工順序。如采用先中跨后邊跨的施工順序，主體結構體系則為超靜定體系，對應的徐變收縮效應更加顯著。不同施工順序下，結構的應力分布是不一樣的。

大跨徑預應力混凝土連續剛構橋的豎向接縫對后期繞度會產生一定影響。為了避免這一影響，施工中可以采取以下措施：1）對接縫處理進行嚴格的質量控制，避免剛度過大，同時也不宜太弱；2）設計時撓度的計算應考慮實際剪力的存在，使得撓度計算更為合理;3）采取合理有效的豎向接縫形式，如可以將接縫做成斜向、階梯及銷槽等形式。

2.3 合攏段采用膨脹混凝土對混凝土徐變收縮的補償作用

對于連續剛構橋而言，合攏段的處理方式很關鍵。通常可采用膨脹混凝土進行澆筑，能有效減少橋梁結構的后期撓度。其基本原理就是通過混凝土的膨脹應力使得結構中預存一定的壓應力，能有效地對混凝土徐變收縮進行有效補償，減少橋梁的變形。此外，在合攏段進行微膨脹混凝土澆筑，能夠讓混凝土早期受到壓力，從而有效避免溫度降低對合攏段混凝土帶來的影響，同時也可以對混凝土自發收縮及后期的炭化收縮進行有效補償。

2.4 混凝土質量對后期撓度的影響

當前，通常采用泵送混凝土來進行大型預應力連續剛構橋梁的澆筑。這種澆筑方式下，混凝土強度能得到有效保證，但存在水灰比大、混凝土添加劑過多的現象。高強度帶來的高模量及添加劑的影響，使得混凝土的徐變收縮更明顯，特別是對后期徐變收縮有著較大的影響。大量實踐經驗表明，依據公路橋規定計算出來的混凝土徐變收縮值往往小于實際徐變量，究其原因，高強度、大坍落度的混凝土收縮計算規范適應性差。

2.5 加強橋梁設計上的措施

依據經驗，跨中的應力與位移效應受后期徐變收縮影響很大。如何減少徐變收縮對跨中的效應，確保結構的安全使用性能,應從設計的角度進行控制。進行設計的時候，可以參考以下方面：1）增加跨中梁的高度。增加梁高能提高跨中構件下緣的抗拉性能，有效減少后期徐變收縮。2）增加中跨底板束。常規的做法是,增加底板束并進行分階段張拉，當徐變收縮完成一定程度時，再進行分批次張拉，這樣一方面可以使得預應力張拉階段下緣應力不至于過大，另一方面也能提高跨中下緣安全儲備。3）將體外備用鋼束預留在中跨底板。因為無法確定徐變收縮，而徐變收縮增長速度的敏感性較大程度都在中跨部位，設計中可留下相應的備用鋼束，將光纖光柵應變傳感器預埋在跨中區域，或者可以安裝其他有著相當精度的裝置。4）對頂板鋼束配置進行調整，減小徐變二次力。5）可增加梁截面的縱向鋼筋配筋率，減小徐變收縮對結構的影響。

需要特別說明的是，橋梁主梁預應力度很大程度上影響著后期撓度。從相關研究中可以看出，預應力度增大會讓徐變收縮減少，反之也是。混凝土徐變收縮使得結構約束減少,有效預應力會損失，相應預應力減少，從而增加主梁下撓變形量。因此，混凝土連續剛構設計中，預應力度較小，可能會增大徐變收縮，從而增大主梁下撓變形。

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