预应力混凝土桥梁徐变分析与相关措施探讨

2012-04-10白鹤

河南建材 2012年6期

白鹤

在当前世界范围已建成的桥梁中，混凝土桥梁占到很大的比例。混凝土桥梁在欧洲和美国占到其桥梁总数的70%以上,在我国混凝土桥梁达到90%。预应力混凝土桥梁凭借其跨越能力强，行车舒适、施工技术成熟等优势在桥梁建设领域得到了广泛的应用。然而在预应力混凝土桥梁发展的同时，部分大跨度桥梁结构出现不同的问题。在这其中预应力混凝土桥梁的徐变问题尤为突出。

1 预应力混凝土桥梁徐变产生原因

预应力混凝土桥梁的徐变指的是在长期的荷载的作用下,桥梁的挠度随着时间持续增长的特性，挠度的持续的增长带来的直接后果便是桥梁腹板混凝土开裂。导致预应力混凝土桥梁箱梁结构出现跨中下挠与腹板开裂的原因主要如下:①混凝土收缩徐变大；②大跨度混凝土桥梁长期受力过程中预应力损失大；③普通混凝土自重较大。

2 预应力混凝土桥梁徐变的特点

2.1 时变性

预应力混凝土桥梁的时变性是指桥梁的收缩徐变引起的应力和应变相互影响并随时间的变化而变化。对于静定结构而言，随着时间的不断增长，结构的应变或者变形会增减但应力可能不发生变化，相反，一旦应力变化，应变必然发生变化。对超静定的结构来说，随着时间的不断增长，由于收缩徐变引起的应力和应变会同时发生变化。

混凝土桥梁收缩徐变的时变性是混凝土本身固有的性质。随着时间的改变，混凝土结构的内力和变形会不断发生变化。在各国关于混凝土收缩徐变的计算模式都是关于时间的函数。按照龄期调整的有效模量法及其领域相关的方法是计算时变性较为精确的计算方法。

2.2 不确定性

预应力混凝土桥梁在施工和运营过程中会受到各种各样的偶然因素的影响、不可预知的环境作用和荷载作用。桥梁工程中的不确定性主要有:1）材料参数的不确定性。对于桥梁结构来说，不同结构材料组成不同，结构的形式和钢筋均不同，且这些材料和结构存在质地不匀，微裂缝等缺陷，这些不确定因素对工程结构的破坏和耐久性具有重要影响。2）荷载的不确定性。荷载主要分为永久荷载和可变荷载，且一般很难把握其实际真实值。对于可变荷载中船撞、地震等偶然荷载对于桥梁的影响具有非常大的不确定性。3）桥梁结构尺寸的不确定性。桥梁的结构尺寸决定了桥梁的承载能力。一般说来结构的尺寸变异很小，但如果桥梁结构的敏感部位的结构尺寸边上变化，这种微小变化往往会使结构处于不利状态。

3 改善预应力混凝土桥梁徐变的措施

3.1 设计阶段控制

在预应力桥梁的设计阶段，对比各种徐变计算理论，采用合理的的徐变理论和计算模型计算出预应力桥梁的总徐变值，保证桥梁的设计要求。在选择徐变理论的时候要综合考虑到环境变化、荷载变化等不确定因素;此外要选择合理的材料参数、结构形式和预应力水平等。具体措施如下:1）在符合设计规定情况下，减小混凝土材料的应力水平，在设计过程中通过补偿预应力筋布置，采用部分预应力或者梁高来减小梁内应力差。2）通过计算机模拟分析和施工监测数据处理的方法加强对桥梁变形的监测。采用等徐变的混凝土材料，精确估计结构的总徐变量，结合施工工艺减小结构的徐变变形。

3.2 施工阶段控制

对于预应力混凝土桥梁在施工段控制徐变可以从下面几点实施。1）预应力桥梁施工过程中，徐变控制的好坏直接影响桥梁以后正常使用的线型。因此在条件允许的情况下应选择有利于减小徐变发展的施工环境。2）优化混凝土浇筑和养护。预应力混凝土的徐变是混凝土固有特性。改善混凝土浇筑环境和养护条件有利于减小混凝土的徐变值。3）合理优化预应力筋的施工技术，张拉次序和预应力值。在施工过程中要严格控制预应力的损失，实行应力和位移双控制，严禁超张拉，保证钢绞线上应力符合设计的要求。4）加强施工过程中桥梁的线形的检测和调整。预应力桥梁施工过程是一个动态的过程，施工过程中成桥的线形可能需要根据实际情况和设计要求反复进行测量和修正。在施工中应加强梁体线形的测量和记录为以后设计提供参考。