混凝土桥梁徐变收缩的影响及措施探讨

邹次顺 夏新桥

湖北省路桥集团有限公司（430050）

混凝土桥梁徐变收缩的影响及措施探讨

邹次顺 夏新桥

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混凝土产生徐变收缩，会给桥梁结构在运营期间带来较强的负面影响，同时也会给施工中的桥梁结构带来不良影响。所以，为了降低混凝土桥梁徐变收缩的影响，要采取相应的工程措施。

桥梁；徐变收缩；影响

0 引言

混凝土徐变这种变形同时间和荷载有着相应关联，属于非弹性性质的变形。大跨度混凝土桥梁产生变形中较多都属于混凝土徐变，这种非弹性变形是弹性变形的1～3倍。当前，在国内大跨度预应力混凝土连续刚构桥中，会出现非荷载裂缝增长、梁体下挠以及腹板开裂等方面的问题。这些问题的出现大部分原因来源于混凝土的徐变收缩。

1 混凝土徐变收缩的影响因素

混凝土徐变收缩主要由应力导致。混凝土徐变有着自身独特的属性，也同混凝土内水化水泥浆的特性有着较大的关联。如果在制造混凝土采用不同化学成分水泥,产生的徐变收缩不会有着本质的区别,从而可以得知混凝土徐变收缩产生的根源在于水化水泥浆的物理结构，同水泥的化学性质没有关联。

总的来看，影响混凝土徐变收缩的因素表现在以下几个方面：1）相对空气湿度和环境因素。空气湿度越低，环境越干燥，混凝土的徐变收缩效应越明显；2）混凝土的龄期。随着龄期增大，徐变收缩效应逐步降低；3）构件的尺寸。构件尺寸越大，混凝土徐变收缩效应越小。大量试验及经验表明，混凝土徐变收缩与构件体积与表面积之比存在对应关系，并随着比值的增大而降低；4）混凝土水灰比。经验表明，减少水灰比会降低徐变收缩效应；5）混凝土集料的强度特性。集料的弹模越高，构件徐变收缩将越小。

2 混凝土桥梁徐变收缩对结构的影响及措施

桥梁施工流水作业,导致了混凝土龄期较短,此时混凝土徐变收缩效应明显，会引起大跨桥结构的较大变形和应力。因为没有充分考虑到这些因素带来的影响，桥梁的后期挠度增大,经常出现桥面铺装层的破损，最终降低桥梁使用寿命及车辆行车舒适度。因此，为了有效避免这一影响，施工中控制徐变收缩效应是必要的。

2.1 节段施工中混凝土徐变收缩对后期挠度的影响

加载龄期对混凝土的徐变收缩影响较大。大量研究表明，混凝土早期加载阶段，由于水化反应未完成，混凝土的强度较低，导致抵抗混凝土徐变收缩能力有限，徐变收缩自然更大。需要特别提出的是,对于的预应力混凝土连续刚构桥梁而言，由于受工期要求的影响，需要在混凝土初凝的早期阶段开始预应力的张拉加载，这样无疑会加大混凝土徐变收缩效应，在不能改变梁面标高的情况下，主梁下挠变形值便会增加。因此，应尽量增加混凝土的基本养护时间，以减少徐变收缩对后期挠度的影响。

2.2 施工顺序对后期挠度的影响

连续刚构桥作为一种超静定结构，徐变收缩对结构整体变形影响较大。为了减少这种影响，应优化施工工序,即尽量减少结构的超静定程度和时间，比如可以采用先边跨后中跨的施工顺序。如采用先中跨后边跨的施工顺序，主体结构体系则为超静定体系，对应的徐变收缩效应更加显著。不同施工顺序下，结构的应力分布是不一样的。

大跨径预应力混凝土连续刚构桥的竖向接缝对后期绕度会产生一定影响。为了避免这一影响，施工中可以采取以下措施：1）对接缝处理进行严格的质量控制，避免刚度过大，同时也不宜太弱；2）设计时挠度的计算应考虑实际剪力的存在，使得挠度计算更为合理;3）采取合理有效的竖向接缝形式，如可以将接缝做成斜向、阶梯及销槽等形式。

2.3 合拢段采用膨胀混凝土对混凝土徐变收缩的补偿作用

对于连续刚构桥而言，合拢段的处理方式很关键。通常可采用膨胀混凝土进行浇筑，能有效减少桥梁结构的后期挠度。其基本原理就是通过混凝土的膨胀应力使得结构中预存一定的压应力，能有效地对混凝土徐变收缩进行有效补偿，减少桥梁的变形。此外，在合拢段进行微膨胀混凝土浇筑，能够让混凝土早期受到压力，从而有效避免温度降低对合拢段混凝土带来的影响，同时也可以对混凝土自发收缩及后期的炭化收缩进行有效补偿。

2.4 混凝土质量对后期挠度的影响

当前，通常采用泵送混凝土来进行大型预应力连续刚构桥梁的浇筑。这种浇筑方式下，混凝土强度能得到有效保证，但存在水灰比大、混凝土添加剂过多的现象。高强度带来的高模量及添加剂的影响，使得混凝土的徐变收缩更明显，特别是对后期徐变收缩有着较大的影响。大量实践经验表明，依据公路桥规定计算出来的混凝土徐变收缩值往往小于实际徐变量，究其原因，高强度、大坍落度的混凝土收缩计算规范适应性差。

2.5 加强桥梁设计上的措施

依据经验，跨中的应力与位移效应受后期徐变收缩影响很大。如何减少徐变收缩对跨中的效应，确保结构的安全使用性能,应从设计的角度进行控制。进行设计的时候，可以参考以下方面：1）增加跨中梁的高度。增加梁高能提高跨中构件下缘的抗拉性能，有效减少后期徐变收缩。2）增加中跨底板束。常规的做法是,增加底板束并进行分阶段张拉，当徐变收缩完成一定程度时，再进行分批次张拉，这样一方面可以使得预应力张拉阶段下缘应力不至于过大，另一方面也能提高跨中下缘安全储备。3）将体外备用钢束预留在中跨底板。因为无法确定徐变收缩，而徐变收缩增长速度的敏感性较大程度都在中跨部位，设计中可留下相应的备用钢束，将光纤光栅应变传感器预埋在跨中区域，或者可以安装其他有着相当精度的装置。4）对顶板钢束配置进行调整，减小徐变二次力。5）可增加梁截面的纵向钢筋配筋率，减小徐变收缩对结构的影响。

需要特别说明的是，桥梁主梁预应力度很大程度上影响着后期挠度。从相关研究中可以看出，预应力度增大会让徐变收缩减少，反之也是。混凝土徐变收缩使得结构约束减少,有效预应力会损失，相应预应力减少，从而增加主梁下挠变形量。因此，混凝土连续刚构设计中，预应力度较小，可能会增大徐变收缩，从而增大主梁下挠变形。

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