曲線預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁收縮徐變效應(yīng)分析

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1、第一章緒論該橋為主跨195．07m的連續(xù)剛構(gòu)橋，上部結(jié)構(gòu)采用輕質(zhì)混凝土建造，該橋在使用12年后，主跨跨中下?lián)狭?3．5cm，林同炎國際公司受托診斷的結(jié)果表明，實測變形比按美國混凝土協(xié)會(ACI)209委員會推薦公式的計算結(jié)果大30％t引。這些橋的變形過大都與混凝土的收縮徐變效應(yīng)關(guān)系密切，因此，在橋梁的設(shè)計與施工中正確考慮混凝土的收縮徐變效應(yīng)顯得十分重要。對于預(yù)應(yīng)力混凝土曲線梁來說，混凝土收縮徐變除了對梁的長期下?lián)嫌杏绊?，還會導(dǎo)致梁側(cè)移和截面扭轉(zhuǎn)角增大；在混凝土收縮徐變的影響下，分段施工的曲線梁橋在合龍后，梁某些截面的內(nèi)力會有所

2、衰減。從一定的程度上來說，收縮徐變效應(yīng)對混凝土曲線梁的影響有弊也有利，因此對于混凝土曲線梁收縮徐變性能的研究很有必要。近年來，由于預(yù)應(yīng)力混凝土曲線梁在城市立交、高速公路的大型互通工程上的廣泛應(yīng)用，混凝土收縮徐變對曲線梁的影響及其如何正確的計算和分析成為橋梁工作者越來越關(guān)注的問題。鑒于此，陜西省交通廳立項資助研究“曲線預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁設(shè)計方法及承載力(項目編號：03．01K)"，本文對曲線預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋的收縮徐變效應(yīng)進(jìn)行研究。1．2混凝土收縮徐變的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀早在20世紀(jì)初期，工程師就發(fā)現(xiàn)了混凝土的徐變現(xiàn)象，但是對徐變問題

3、的系統(tǒng)研究是在20世紀(jì)30年代才開始的，研究成果應(yīng)用于實際結(jié)構(gòu)則更晚。經(jīng)過幾十年的試驗研究資料與實踐經(jīng)驗的積累，工程師們對混凝土收縮徐變的認(rèn)識及其對工程結(jié)構(gòu)影響的分析、計算理論和方法得到了很大的發(fā)展。目前許多國家和組織提出的設(shè)計規(guī)范和建議都詳細(xì)的考慮了混凝土的收縮徐變效應(yīng)。盡管如此，混凝土的收縮徐變理論仍處于發(fā)展之中，各個國家和組織對收縮徐變機(jī)理的認(rèn)識，以及提出的收縮徐變表達(dá)式尚存在分歧，不僅計算簡繁各異，而且基本原理上也有不同。工程師和學(xué)者們對混凝土收縮徐變效應(yīng)的研究主要從兩個方面入手，一方面從材料層次探求能夠正確描述混凝土

4、收縮徐變發(fā)展規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，另一方面是能夠確切反映混凝土收縮徐變對結(jié)構(gòu)性能影響的實用分析方法。在數(shù)學(xué)模式方面，人們曾提出表示加載齡期和持荷時間影響的徐變系數(shù)和徐變度表達(dá)式，有指數(shù)函數(shù)表達(dá)式、雙曲函數(shù)表達(dá)式、冪函數(shù)表達(dá)式和對數(shù)函數(shù)表達(dá)式，以上各種表達(dá)式均需通過試驗數(shù)據(jù)擬合得出。隨著收縮徐變試驗資料的不斷積累，各國規(guī)范、組織以及學(xué)者提出了考慮多因素影響的，便于設(shè)計使用的收縮徐變預(yù)測模式。其中具有代表性的有CEB．FⅢ(歐洲混凝土協(xié)會和2長安大學(xué)碩上學(xué)位論文國際預(yù)應(yīng)力協(xié)會)系列模式、ACI209系列模式、美國著名學(xué)者貝贊脫(z．P

5、．BaP_ant)教授等提出的BP系列模式以及伽登(Gardner)和勞克曼(Lockman)提出的GL2000模式。隨著混凝土材料本身的發(fā)展，人們對收縮徐變認(rèn)識的不斷加深，收縮徐變試驗資料的積累，各種預(yù)測模式也在不斷修正和發(fā)展當(dāng)中，從20世紀(jì)70年代至今，CEB．FIP對徐變系數(shù)的計算表達(dá)式已經(jīng)修正了三次，先后推出了1970模式、1978模式和1990模式，其中CEB．FIP(1990)模式被我國現(xiàn)行公路橋梁設(shè)計規(guī)范所采納。ACI209委員會則在原有模式框架基礎(chǔ)上，通過對模式中收縮徐變影響因素的調(diào)整以及在試驗的基礎(chǔ)上對各材料

6、參數(shù)的修正，以達(dá)到提高預(yù)測精度，不斷逼近材料本質(zhì)的目的，ACl209委員會先后提出了1978模式、1982模式和1992模式。貝贊脫教授等于1978年及1980年提出了將徐變分為基本徐變和干燥徐變的BP模式和BP．KX模式，1995年又在以上兩個模式的基礎(chǔ)上提出了更為簡化的、理論性更強(qiáng)的B3模式，并指出模式中各材料參數(shù)的表達(dá)式有待于進(jìn)一步的理論修正。基于1999年ACI209委員會通過的收縮徐變預(yù)測模式應(yīng)滿足的若干準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上，伽登(Gardner)和勞克曼(Lockman)對Atlanta97模式(Gardner和Zhao于

7、1993年提出)加以修正，提出了GL2000模式。在收縮徐變效應(yīng)的分析方面，首先由德國工程師迪辛格(F．Dischinger)于20世紀(jì)30年代提出了計算配筋構(gòu)件內(nèi)力重分布的微分方程解法，這種方法對于多層配筋構(gòu)件以及多次超靜定結(jié)構(gòu)的計算十分復(fù)雜，而且為了便于計算所作的假定與實際出入較大。1967年，德國的特羅斯特(H．Tr6st)教授引入了當(dāng)時稱之為松弛參數(shù)的概念，提出了由徐變導(dǎo)致的應(yīng)力變化與應(yīng)變變化間的代數(shù)方程表達(dá)式，使得收縮徐變引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布的計算由原來的微分方程解法轉(zhuǎn)變?yōu)榇鷶?shù)方程解法。1972年，貝贊脫對特羅斯特的

8、公式進(jìn)行了嚴(yán)密的論證并將其推廣到變化的彈性模量和無限界的徐變系數(shù)，提出了按齡期調(diào)整的有效模量法，按齡期調(diào)整的有效模量法【9。111不僅簡化了計算，而且提高了精度，此法與有限元法相結(jié)合，使得混凝土結(jié)構(gòu)的收縮徐變分析能夠采用更逼近實際的有限元逐步計算法。另外，還有基于Kelvin