大跨径预应力混凝土桥梁的时间效应分析.pdfVIP

!!!型!：!!!!二!!塑：竺!!：!塑 苎±三星皇鬯塑墨兰查墨坚望塞苎 U4孕留．≥』一 1998．11．16～19上海 钛海葬| 大跨径预应力混凝土桥梁的时间效应分析 王宗林 姚琪 黄侨 哈尔滨建筑大学 哈尔滨市市政工程设计研究院 哈尔滨建筑大学 【抽耍】本文以截面平衡方程和结构早餐方程为基础．通过琼台考虑撬鼍土的收缩、豫变及顼应力钢柬的橙弛等 时效因素对援应力混蕞土结构的影响．提出了一种计算大片轿秉时效影响的时效分析理论．诙曩论易于理解．使 用俺便。特别适合于计算机编程计算．基于本理论编制的计算机程序巳应用于实际工程并取得了是好的效果． 关键词 预应力混凝土桥梁 时效分析混凝土收缩徐变 钢束松弛刚度法 一、引 言 随着悬臂施工方法在桥梁建设中越来越广泛的应用，预应力混凝土桥梁正向大的跨径 方向发展，其建造周期也越来越短．对设计、计算方法、施工及线形控制等方面提出了更高的 要求．混凝土的收缩、徐变是预应力混凝土结构中的基本问题之一，目前，对预应力混凝土超 静定结构因混凝土收缩、徐变而产生次内力的计算有很多种方法，但是这些方法在收缩、徐 变分析时很难准确考虑截面配筋的影响，而将结构视作素混凝土，这对于钢筋吉量相对较大 的大跨结构来说将引起较大的误差．传统方法在考虑钢束橙弛的影响时，在预应力损失中一 次性的计人，忽略了钢束松弛的时间效应．同时，混凝土的徐变是与应力有关的变形性质，截 面上沿截面高度方向的应力是不相等的，这就导致了截面内任一纤维层由混凝土徐变引起 的应变在截面高度方向互不相同，不考虑截面高度方向应变的差异是不妥当的．随着人们对 徐变认识的不断深化和大跨预应力混凝土桥梁不断涌现所获得的观测资料，往往发现传统 分析方法分析结果偏大，难以符合实际情况．特别是随着近年来桥梁建造速度的加快。节段 施工方法的发展，如何应用该理论解决早期混凝土徐变迅速发展和结构的分期加载，已成为 迫切需要解决的问题． 基于上述的问题，本文提出了综合考虑混凝土收缩、徐变和钢束松弛及其相互影响的时 效分析理论。在计算混凝土的收缩、徐变特性时，从截面内力平衡人手，考虑沿截面高度混凝 土每一纤维层因收缩、徐变引起的应变的影响．并将计入松弛影响的预应力以初应变的形式 与混凝土一同考虑，计算其时效影响，最后由结构平衡方程解出计人了混凝土和钢束时效影 响的内力和变形。 二、时效分析的基本理论与方法 混凝土的收缩、徐变及预应力钢材的松弛是与时间有关的变形性质，它们随时间的变化 会引起超静定结构中应力、应变及挠度的变化，引起截面上的应力重分布及内力重分配．因 此，受这些因素的影响，桥梁结构的力学性能本身也是随时问而不断变化的．这种变化必然 41 O 影响着预应力混凝土结构的长期使用性能。 ’ (一)时效分析基本理论 由混凝土收缩、徐变引起的结构变形或结构次内力的计算，因客观因素的复杂性．进行 精确分析是比较困难的．在本分析理论中，引人以下基本假设： ·视混凝土、钢材为理想弹性材料，混凝土的弹性模量为常数： ·截面变形符合平截面假设； ·采用线性徐变理论，即认为徐变应变与应力成正比． ·混凝土收缩、徐变及钢材松弛等各时效因素的本构关系均为已知． 1．截面上的应力、应变关系 黔阿K睡 (曲 t∞ 仁) (砷 图1截面应力、应变关系 在桥梁结构上沿跨径方向任取一梁段截面(图1a)，假设在所有外部荷载及混凝土收缩、 徐变和钢束共同作用下，该截面底边处(Y=0)的最终实际应变值为岛．单元梁段挠曲变形 后的实际曲率为z，则截面沿梁高任一点Y处的实际应变为(图1b) ‰=Eo—XY (1) 设任一高度Y处，在无约束