收缩徐变对先简支后连续结构体系的影响研究

罗彬

混凝土的徐变对结构的影响有有利方面，也有不利方面。众所周知，徐变可以引起预应力混凝土结构的预应力损失，混凝土收缩徐变使预应力构件收缩，预应力筋缩短，从而引起预应力损失。在钢筋混凝土或预应力混凝土等配筋构件中，随时间而变化的混凝土的收缩、徐变受到内部钢筋的约束将导致内力的重分配。预应力损失实际上也是预应力混凝土构件内力重分配的一种，收缩徐变导致的预应力损失占据全部损失的1/3以上。

收缩徐变引起的预应力损失的计算公式如下:

在预应力混凝土连续梁桥中，混凝土的收缩徐变和预应力损失是相互影响的。混凝土的收缩徐变引起结构的预应力损失;反过来，预应力损失导致内力重分布，又会影响混凝土的收缩徐变。

本文以贵阳花溪二号桥为研究对象，花溪二号大桥工程位于贵阳市花溪区境内，是贵阳环城高速南环线上的主要桥梁之一。该桥总长217 m，主桥为一座4×50 m预应力混凝土先简支后结构连续T梁桥，全桥为双幅桥。

花溪二号大桥上部构造为T形。下部结构墩身、盖梁、系梁及台帽桥台底部板的现浇混凝土采用C40混凝土材料。桩基、桥台前墙顶面以下1.2 m、侧墙顶面以下1.7 m范围内采用C25混凝土。预制主梁及横隔板、湿接缝、封锚端、墩顶现浇连续段、桥面现浇混凝土采用C50。

以下将用桥梁博士结构程序模拟混凝土的收缩徐变对预应力损失的影响。

全桥结构平面分析采用桥梁博士3.0，根据设计图纸中的结构布置和结构尺寸，全桥结构离散成297个节点、293个单元，其中主梁单元220个，桥墩单元73个。基于群桩基础嵌入基岩，整体刚度很大，因而墩底采用完全固结的约束条件，主梁两端对竖向位移约束。具体工序时间如表1所示。

表1 施工工序时间

本次分析我们主要考虑的是不同时间内混凝土收缩徐变引起的端跨及中跨跨中挠度和内力。

表2 混凝土收缩徐变引起主梁挠度变化 mm

由表2可知，80 d混凝土收缩徐变引起端跨跨中挠度为4.53 mm。第200天时，跨中挠度由于混凝土的收缩徐变而引起的下沉量为5.06 mm，一年以后基本上没有影响(10 000 d时的下挠量为5.12 mm)，可见混凝土的收缩徐变在80 d时已经完成了88%;同时由表3可知3号～6号梁跨中由混凝土收缩徐变引起的内力为176.5 kN，10 000 d以后为203.9 kN，60 d已经完成了总的收缩徐变的86.5%。

由数据分析可知:80 d混凝土收缩徐变已经完成87%左右，而此时先简支后连续结构体系还没有浇筑施工后连续端，正处于简支状态。因此在混凝土收缩徐变量发生最大的时间里不会引起力矩的重分配产生次内力。

表3 混凝土收缩徐变引起主梁内力变化 kN

我们对整个桥梁的混凝土收缩徐变的分析是在忽略了后连续端混凝土和吊装主梁之间，由于施工时间不同而产生的收缩徐变速率差别基础上进行的。

我们知道后连续端一般是很短的一段截面，一般桥梁都控制在0.5 m左右(本文算例采用的湿接缝为0.8 m)，而且张拉负弯矩钢筋给主梁和湿接缝提供了很大的压应力，这样更加减小了新旧混凝土的影响。

综上，我们可知80 d混凝土收缩徐变已经完成87%左右，即混凝土龄期在80 d后混凝土收缩徐变对预应力损失的影响基本稳定。

因此我们建议在先简支后连续结构体系施工时，主梁架设过程不要太过仓促，要让主梁保持在简支状态的时间应该在80 d左右，这样混凝土有足够的时间完成大部分的收缩徐变，有利于结构的受力和耐久性。

［1］ 陈西更，井晓辉.浅析混凝土结构的耐久性［J］.山西建筑，2009，35(26):65-66.