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      預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋跨中撓度影響因素分析

      2016-03-30 19:58:41萬金俠
      科技視界 2016年1期
      關(guān)鍵詞:連續(xù)剛構(gòu)橋影響因素

      萬金俠

      【摘 要】本文通過對吉林至沈陽高速公路哈達灣大橋跨中撓度的調(diào)查,借助于橋梁博士建立全橋結(jié)構(gòu)分析模型,分析混凝土收縮徐變、箱梁的剛度、預(yù)應(yīng)力大小、單元初次加載齡期等對連續(xù)鋼構(gòu)橋跨中撓度的影響程度及跨中撓度的變化趨勢。在施工和運營過程中一定要嚴(yán)格控制箱梁裂縫的開展,以防止箱梁剛度降低使跨中下?lián)戏冗^大;單元初次加載齡期、預(yù)拱度設(shè)置偏差和施工誤差、超載等因素都會引起跨中撓度的增大,但影響較小。

      【關(guān)鍵詞】連續(xù)剛構(gòu)橋;跨中撓度;影響因素

      近年來許多大跨度的連續(xù)剛構(gòu)(連續(xù)梁)橋在運營過程中出現(xiàn)了較多的工程病害,嚴(yán)重影響到了結(jié)構(gòu)的安全。其中,主跨跨中的下?lián)弦殉闪艘环N普遍的現(xiàn)象。

      對于橋梁而言,在設(shè)計階段其跨度和截面尺寸均已確定。影響其跨中撓度的主要因素有:混凝土收縮徐變, 箱梁的剛度,預(yù)應(yīng)力大小,單元初次加載齡期,預(yù)拱度設(shè)置偏差及施工誤差、超載等因素。

      1 哈達灣大橋工程概況

      本文以吉林至沈陽高速公路哈達灣大橋為研究對象。橋梁上部為49m+98m+49m的三跨連續(xù)剛構(gòu),橋全長210m。橋面寬度布置為:1.50m(人行道)+4×3.5m(行車道)+1.50m(人行道),橋面全寬17m。設(shè)計荷載采用公路Ⅰ級(考慮重載車輛較多),人群荷載2.5kN/㎡。地震烈度Ⅶ度。箱梁采用單箱雙室結(jié)構(gòu),為雙向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu),頂板寬17米,底板寬11米,外翼板懸臂長3m。

      2 模型的建立

      本次計算采用橋梁博士V3.0建立全橋結(jié)構(gòu)分析模型,全橋共劃分96個單元,其中1-76單元為箱梁單元,77-88單元為橋墩單元,89-96單元為掛籃單元。施工階段劃分為49個,計250天。

      3 跨中撓度主要影響因素研究

      3.1 收縮徐變對跨中撓度的影響

      根據(jù)已建成通車的同等規(guī)模橋的有關(guān)資料,認(rèn)為由于混凝土徐變所引起橋面下?lián)峡蛇_6~10cm,然而通常病害橋梁跨中下?lián)线_到22cm,所以跨中下?lián)犀F(xiàn)象的發(fā)生,收縮徐變的影響因素不可忽略。為具體分析這10年間跨中撓度的變化情形:以橋梁建成10年后的跨中撓度為例,不考慮收縮徐變效應(yīng)為213×10-5m,只考慮收縮效應(yīng)為-522×10-5m,只考慮了徐變效應(yīng)為948×10-5m,考慮收縮徐變效應(yīng)為426×10-5m,累積效應(yīng)為851×10-5m??梢姡?0年后的跨中撓度,考慮收縮徐變大約是不考慮收縮徐變情況下的兩倍,即由混凝土收縮徐變引起的撓度大約占67%,可見收縮徐變效應(yīng)不容忽視。

      由以上分析看出,3年后收縮徐變效應(yīng)引起的撓度值趨于平緩,10年后徐變引起的上拱值比3年后徐變引起的上拱值增加38.2%。分析計算結(jié)果與實際橋梁中出現(xiàn)的情況是吻合的。

      3.2 預(yù)應(yīng)力大小對跨中撓度的影響

      為了研究縱向預(yù)應(yīng)力大小對跨中短期撓度和長期撓度的影響,假設(shè)頂板預(yù)應(yīng)力和跨中底板預(yù)應(yīng)力分別減小20%和30%。預(yù)應(yīng)力減小20%和30%的模擬方法是取張拉控制應(yīng)力分別是原設(shè)計0.8倍和0.7倍,即假設(shè)張拉控制應(yīng)力分別取為0.8×0.75×1860Mpa=1116Mpa和0.7×0.75×1860Mpa=976.5Mpa,計算結(jié)果當(dāng)跨中底板預(yù)應(yīng)力減小30%時,成橋時跨中上拱值減小的百分比為49.03%,三年徐變后跨中撓度占撓度增加量的百分比為5.29%。當(dāng)頂板預(yù)應(yīng)力減小30%時,成橋時跨中上拱值減小的百分比為6.25%,三年徐變后跨中撓度占撓度增加量的百分比為17.8%。由此可見,跨中底板和頂板預(yù)應(yīng)力大小對跨中撓度均有較大影響,頂板預(yù)應(yīng)力大小對跨中下?lián)现档挠绊懜笠恍?,而底板預(yù)應(yīng)力大小對跨中上拱值的影響更大一些。所以增加底板束控制跨中下?lián)系男首罡?,可通過增加底板束來控制跨中下?lián)稀?/p>

      頂板預(yù)應(yīng)力減小30%時,跨中應(yīng)力仍然滿足規(guī)范的要求,無論是施工階段還是成橋階段都沒有超過容許值。但此時豎向預(yù)應(yīng)力一定不能發(fā)生變化,若豎向預(yù)應(yīng)力減小或損失過大,對撓度影響不大,但會使主拉應(yīng)力超出規(guī)范的限制。

      3.3 箱梁剛度對跨中撓度的影響

      通??缰邢?lián)吓c箱梁底板開裂、腹板出現(xiàn)斜裂縫是并存的,而且二者是相互影響、相互加劇的??缰邢?lián)鲜瓜淞旱装迨芾鸬装彘_裂箱梁底板開裂、腹板出現(xiàn)斜裂縫使結(jié)構(gòu)的剛度降低,進一步加劇了跨中下?lián)?。為了研究箱梁底板開裂、腹板出現(xiàn)斜裂縫引起結(jié)構(gòu)剛度降低對跨中撓度的影響,下面用混凝土彈性模量降低的辦法來模擬結(jié)構(gòu)剛度的降低?,F(xiàn)假設(shè)跨中附近兩側(cè)箱梁出現(xiàn)較多裂縫,分別考慮這些節(jié)段的剛度降低20%,30%,50%,彈性模量分別取原設(shè)計的0.8倍,0.7倍和0.5倍,具體取值分別為:

      0.8×34500=27600MPa,0.7×34500=24150MPa,0.5×34500=17250MPa。

      從計算結(jié)果可以看出,跨中附近箱梁剛度的降低對跨中的上拱值和下?lián)现稻幸欢ǔ潭鹊挠绊?,?dāng)剛度降低20%,成橋時和三年徐變后跨中上拱值分別增加11.8%和0.51%,成橋時上拱程度大于三年徐變后上拱程度;當(dāng)剛度降低30%,成橋時跨中上拱值增加18.75%,三年徐變后跨中下?lián)现翟黾?.14%,成橋時上拱程度大于三年徐變后下?lián)铣潭龋划?dāng)剛度降低50%,成橋時跨中上拱值增加35.4%,三年徐變后跨中下?lián)现翟黾?2.18%,成橋時上拱程度大于三年徐變后下?lián)铣潭取?/p>

      由此可見,箱梁剛度的降低,對上拱值的影響程度要大于對下?lián)现档挠绊懗潭取?/p>

      4 結(jié)語

      通過對新建哈達灣大橋建立全橋模型進行總體分析,主要結(jié)論如下:

      (1)混凝土收縮徐變對連續(xù)鋼構(gòu)橋跨中撓度影響非常之大,10年間跨中出現(xiàn)的撓度值由混凝土收縮徐變引起的大約占2/3,收縮徐變引起的撓度大部分在前3年中發(fā)生,而3年后收縮徐變效應(yīng)引起的撓度值趨于平緩。

      (2)跨中底板和頂板預(yù)應(yīng)力大小對跨中撓度均有較大影響,頂板預(yù)應(yīng)力大小對跨中下?lián)现档挠绊懜笠恍?,而底板預(yù)應(yīng)力大小對跨中上拱值的影響更大一些。

      (3)跨中附近箱梁剛度的降低對跨中的上拱值和下?lián)现稻幸欢ǔ潭鹊挠绊懀瑢ι瞎爸档挠绊懗潭纫笥趯ο聯(lián)现档挠绊懗潭龋栽谑┕ず瓦\營過程中一定要嚴(yán)格控制箱梁裂縫的開展,以防止箱梁剛度降低使跨中下?lián)戏冗^大。

      【參考文獻】

      [1]朱漢華,陳孟沖,袁迎捷.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋裂縫分析與防治[M].北京:人民交通出版社,2006,3.

      [2]馮啟文,張斌.連續(xù)剛構(gòu)橋病害及成因分析[J].公路交通科技,2008,43(7):93-95.

      [3]王法武,石雪飛.大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋長期撓度控制研究[J].公路,2006(6):72-75.

      [4]宋隨弟,祝兵.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋腹板斜裂縫發(fā)生機理研究[J].橋梁建設(shè),2008(3):72-74.

      [5]李海軍,李軍.連續(xù)橋梁預(yù)應(yīng)力箱梁腹板裂縫成因淺析[J].華東公路,2000(3):26-29.

      [責(zé)任編輯:楊玉潔]

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