C55 混凝土彈性模量時變應對連續剛構橋的影響研究

顧衛國（南通市交通建設咨詢監理有限公司，江蘇 南通 226000）

C55 混凝土彈性模量時變應對連續剛構橋的影響研究

顧衛國
（南通市交通建設咨詢監理有限公司，江蘇 南通 226000）

混凝土材料彈性模量及其時變效應，對于懸臂澆筑預應力混凝土連續剛構橋的施工控制分析至關重要。論文主要通過統計標準養護條件下的混凝土早期彈模和28d彈模值，并通過3～90d內同條件養護下彈模試驗的驗證，確定C55混凝土彈性模量的時變規律。通過模型驗算，可以驗證在施工及設計階段考慮彈模的時變規律，對橋梁可靠設計與安全施工具有重要科學意義和工程價值。

1 前言

在連續剛構的預應力鋼筋混凝土梁張拉時，混凝土的強度和彈性模量值均為主要的材料控制指標[1～3]。特別是在張拉C50以上等級高強度預應力鋼筋混凝土梁時，更應規定張拉時混凝土應達到的彈性模量值。在預應力張拉后，橋梁的起拱變形與梁體內應力與混凝土彈性模量的變化密切相關，對于連續剛構橋的施工控制及成橋后的全橋受力性能至關重要[4]，因而在對梁各澆筑段混凝土施加預應力時需限定混凝土強度和彈性模量最低值。

在2015年的調研[5]中發現，江蘇省連續剛構橋中，已運營橋梁主梁的混凝土等級主要是C50，在建橋梁主梁混凝土等級則主要是C55。因此，本文選取C55混凝土，用于研究混凝土的彈性模量的時變規律對江蘇省未來的連續剛構橋施工的影響。

2 不同養護條件下的混凝土彈性模量試驗

2.1 標準養護C55混凝土早期彈性模量試驗

[6]，本次試驗在南通市某特大連續剛構橋采用標準養護試件進行C55混凝土彈性模量試驗并得到了四個齡期，共135項彈性模量數據，各齡期下的彈性模量試驗結果如表1。

本文結合數理統計相關知識來計算混凝土的彈性模量推定值：

1）自由度小于10時，彈性模量推定值選擇最小彈性模量值[7]。

2）自由度大于等于10時，彈性模量推定值選擇“95置信區間下界”為該齡期下混凝土彈性模量推定值。其中，自由度大于等于10且小于30時，按 （式1）計算95置信區間下界；自由度大于等于30時，按 （式2）計算95置信區間下界[8]。

標準養護條件3～7d內彈性模量推定值如表2所示。

其中，齡期為5d的彈性模量試驗值，存在兩個異常值（大于），在數據處理過程中已被剔除（剔除異常值前數據方差為0.1201，剔除異常值后方差為0.0743，其數據的離散性在剔除異常值后趨于穩定）。從表2可以看出，4～7d內混凝土彈性模量基本符合規范要求。

2.2 標準養護C55混凝土彈性模量28d彈性模量研究

本次試驗依托南通某連續剛構橋，按文獻[9]的標養要求，在2014年5月1日采用標準養護（試驗條件21℃/51%）試件進行C55混凝土彈性模量試驗并得到共158項彈性模量數據（×104MPa）：4.14，4.20，4.38，4.24，4.13，4.14，4.39，4.50，4.39，4.26，4.26，4.21，4.33，4.37，4.06，4.38，4.31，4.13，4.28，4.46，4.22，4.20，4.26，4.26，4.35，4.31，4.29，4.20，4.38，4.38，4.29，4.34，4.53，4.30，4.45，4.11，4.04，3.97，4.27，4.26，4.11，4.54，4.38，4.45，4.20，4.11，4.46，4.53，4.50，4.17，4.09，4.25，4.51，4.18，4.47，4.23，4.37，4.27，4.28，4.18，4.53，4.42，4.04，4.43，4.26，4.42，4.11，4.54，4.20，4.22，4.38，4.26，4.25，4.16，4.18，4.26，4.35，4.21，4.22，4.20，3.92，4.34，4.25，4.30，4.38，4.34，4.46，4.18，4.26，4.31，4.15，4.22，4.20，4.22，4.20，4.40，4.30，3.91，4.34，4.46，4.11，4.04，4.27，4.63，4.14，4.13，4.30，4.13，3.99，4.33，4.67，4.27，4.06，4.10，4.17，4.45，4.10，4.35，4.25，3.92，4.06，4.02，4.41，4.45，4.26，4.43，4.25，4.04，4.60，4.24，4.52，4.18，4.22，4.13，4.06，4.33，4.38， 4.00，4.36，4.05，4.31，4.24，4.10，4.43，4.25，4.30，4.26，4.20，4.54，4.40，4.34，4.36，4.24，4.16，4.53，3.98，4.18，4.59 。

表1 標準養護條件3～7d內彈性模量試驗值表 4×10MPa

表2 標準養護條件3～7d內彈性模量試驗值表

表 3 標準養護條件下C55混凝土的 28d彈性模量計算項目和計算結果

通過數理統計的方法，取95置信區間下界為標準養護條件下C55混凝土的28d彈性模量。計算項目和端及L/4的變形情況，若要較為準確的掌握結構在不同施工階段的撓度變化，應當在模型計算時考慮混凝土彈性模量的時變效應對結構撓度的影響。

表6 不同養護、不同齡期C55混凝土彈性模量值

表7 彈性模量時變效應對結構的撓度影響

4 結論與建議

混凝土的彈性模量作為衡量混凝土剛度大小的指標，其數值與組成混凝土材料的特性、混凝土的配合比及齡期有關。

第一、C55混凝土在標準養護條件及同條件養護條件下，其28d彈性模量值均超過C55混凝土彈性模量規范值19.72%和19.72%，后期混凝土彈性模量仍有較大程度提高。因此，在混凝土連續剛構設計階段，關于C55混凝土的彈性模量的模型參數，可以適當提高20%，為4.26× 104MPa。

第二、在施工階段模型計算時，若要較為準確的掌握結構在不同施工階段的撓度變化，應當在模型計算時考慮混凝土彈性模量的時變效應對結構撓度的影響。

參考文獻

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顧衛國（1972～），男，江蘇南通人，高級工程師，從事市政公用工程、公路橋梁工程、水運工程監理研究。（電子郵箱）464890660@qq.com。

The elastic modulus and time-varying effect of concrete material are very important to the construction analysis of concrete continuous rigid frame bridge. This paper calculated the time-varying effect of C55 to determine the elastic modulus of concrete mainly through statistical early concrete elastic modulus and 28d elastic modulus values in the standard curing conditions and the 3d～90d elastic modulus values in the same curing condition. Through the model analysis, the time-varying effect of elastic modulus in the construction and design stage is great scientific significance and engineering value for the reliable design and safety construction of continuous rigid frame bridge.

連續剛構；彈性模量；時變效應；早期彈模

Continuous rigid frame bridge; Modulus of elasticity; Time-varying effect; Early age elastic modulus