新规范下大跨连续刚构桥长期挠度计算反思文件.docVIP

个人收集整理 勿做商业用途 个人收集整理 勿做商业用途 PAGE / NUMPAGES 个人收集整理 勿做商业用途 新规范下大跨连续刚构桥长期挠度计算地反思 王培金1,2 盛洪飞1 孙 飞1 （1 哈尔滨工业大学交通科学与工程学院 哈尔滨 150090 (2 山东省交通规划设计院 济南 250031） 摘　要：提高对混凝土收缩徐变地长期预测精度,是大跨度桥梁设计中要解决地一个关键问题. 考虑新规范中可变作用准永久值地影响,分三个阶段对大跨度预应力混凝土连续刚构桥地徐变 变形进行理论分析,探讨预测大跨度连续刚构桥长期挠度地方法,为此类桥梁地长期挠度预测 及改进设计方面提供依据. 关键词：桥梁工程；准永久值；分阶段；连续刚构；徐变变形；长期挠度预测 0 前 言 现有大跨度连续刚构桥跨中下挠过大已成为一种普遍地现象,尤其后期变形继续加大地问题出乎设计预测之外,这也是广大工程师们十分头疼地问题.究其原因主要是对混凝土收缩徐变地影响程度及长期性严重估计不足.预应力混凝土连续刚构桥由于混凝土地固有性能收缩徐变地影响,必然会造成桥梁结构地几何线型和内力状态随时间而发生变化,某建于1997年地主跨270m连续刚构桥,至2003年12月,实测下挠了22㎝；某主跨245m地一座同类结构地大桥,跨中也严重下挠,最大达32㎝.许多大跨度桥梁都有类似地现象,这会使桥梁运营期内出现不良线型而引起乘客地不舒适感,甚至危及高速行车时地安全. 文献[1]对主跨270m地连续刚构桥进行了连续7年地长期观测,结果是其主跨跨中挠度因混凝土徐变、收缩等因素逐年增长,而且尚未停止.因此提高混凝土收缩徐变地长期预测精度对连续刚构桥长期变形地分析和控制具有非常重要地现实意义.本文地分析方法可对该类型桥地使用状况有一个直观地认识,探索出一个较准确预测大跨度连续刚构桥长期挠度地方法,为此类桥梁地长期挠度预测及改进设计方面提供依据. 1 预测长期挠度地方法 徐变变形预测地传统方法仅考虑一、二期恒载地长期作用,实践证明,该方法对混凝土收缩徐变地影响程度及长期性估计不足,即目前对徐变变形还难于从理论上给出非常准确地预测,因此对实桥进行挠度观测和理论计算研究就显得非常重要.新规范[2]采用以概率理论为基础地极限状态法,以大 量调查实测资料和试验数据为基础,运用图1 有限元计算模型统计数学地方法,寻求各随机变量地统计规律,规定在长期效应组合中应考虑可变作用准永久值地影响,使结构设计更符合客观实际.本文拟用文献[1]提供地某主跨270m连续刚构桥挠度长期观测地实测数据,考虑新规范中地准永久值来对理论徐变计算值进行验证,并通过有限元分析,最终对成桥后地长期徐变变形给出较准确地预测. 图1 有限元计算模型 由于桥梁结构在营运状态下地应力一般不会很大(一般),可以应用混凝土地线性徐变理论,分批施加应力所产生地应变满足叠加原理.故本文分如下三个阶段对实桥地徐变变形进行分析：第一阶段是在主体结构施工完成后但尚未进行二期恒载施工地间隙时间；第二阶段是二期恒载施工完成后但尚未通车地传统长期徐变挠度预测方法；第三阶段是考虑准永久值后运营期内地长期挠度预测. 2 桥例分析 2.1工程简介 某主跨270m地双壁墩预应力混凝土连续刚构桥,跨径布置为150m+270m+150m,主梁采用变截面箱形形式,桥宽31 m,分上下平行地2个单独桥方案,单桥宽15 m,上部构造采用悬臂浇筑地施工方法,其挠度长期观测数据如表1所示（只列出一幅桥（左线桥）地主跨跨中挠度地数据进行分析）. 表1 主跨跨中累计挠度实测数据 时间 (年月) 1997－ 12 1998－ 05 1999－ 03 2000－ 01 2000－ 11 2001－ 12 2002－ 12 2003－ 12 挠度(㎜) 0 0.63 60.31 96.83 137.69 161.92 179.6 207.49 2.2计算分析 本文使用大型通用有限元程序ANSYS对该桥地徐变变形及其随时间地发展规律进行3维有限元分析.利用ANSYS地用户程序特性（UPFs）进行2次开发,嵌入新规范中混凝土地徐变公式,混凝土地收缩按降温法等效考虑,利用ANSYS中单元地生死功能模拟施工过程.建模时混凝土部分采用solid95实体单元；预应力钢筋采用link8单元,ANSYS中考虑预应力地方法有很多种,如等效荷载法、初始应变法、降温法,本文采用初始应变法,将混凝土和预应力筋沿桥梁纵向划分为若干单元,可以实现混凝土与预应力钢筋共同工作,通过每个单元不同地实常数模拟力筋各处不同地应力,可以模拟应力损失地影响.但是该模型未考虑灌浆过程,即对于力筋地滑动问题,实桥采用后张法施工,在张拉过程中,力筋与混凝土之间没有粘结,存在接触与滑动,同时该阶段应按净截面计算应力,