大跨度预应力混凝土连续梁弹模参数差异性研究

曹平

（中铁二十一局集团有限公司勘察设计院 甘肃兰州 730000）

0 引言

某特大桥主桥上部结构采用（40＋2×64＋40）m预应力混凝土连续梁，主梁为单箱单室，悬臂部分箱梁采用变截面，梁高及底板厚度均按二次抛物线渐变。采用悬臂浇筑法施工。该连续梁已经全部施工至6#块时发现除0#块、1#块弹模满足规范要求外，其余各块弹模均较低，普遍在28GPa左右，只能达到规范弹模的70%，但强度均满足规范及设计要求。因此，有必要分析主梁弹性模量偏低对施工过程中主桥的安全性及其线形的影响，对指导施工具有很重要的意义[1]。

1 分析结果

1.1 分析方法

针对上述问题，采用有限元Midas软件，根据该桥的施工过程，建立有限元分析模型。为了分析个别混凝土梁段弹性模量的降低对主梁应力及线形的影响[2]，分为两种工况。

工况一：所有梁段混凝土的弹性模量均按设计取值，即E=34.5Gpa；

工况二：将0、1#块混凝土的弹模取为34.5Gpa，其余块段混凝土的弹模调整为28GPa。

1.2 主梁挠度分析

1.2.1 恒载作用下各施工阶段梁体挠度对比分析

恒载作用下各控制截面的主梁挠度数值见表1。

表1 控制截面的挠度（mm）

从表1可知：

（1）尽管主梁个别节段混凝土弹性模量偏低，但各施工阶段下（工况二）主梁的变形规律与设计状态（工况一）基本一致；

（2）由于主梁个别节段混凝土弹性模量的降低，受结构自重及预应力效应的综合影响，导致恒载作用下主梁控制截面的挠度反拱值较设计值偏小[3]；

（3）对应收缩徐变3650d后，两种工况下主梁中跨跨中截面的挠度变化最大，最大相差4.5mm。

1.2.2 活载作用下主梁控制截面的挠度对比

活载作用下主梁控制截面的挠度对比分析结果见表2。

从表2可知：

表2 单线活载下的挠度（mm）

（1）由于主梁个别节段混凝土弹性模量的降低，在活载作用下，主梁各控制截面的挠度值较设计值偏大[4]；

（2）两种工况下主梁中跨跨中截面的挠度变化最大，最大相差0.87mm。

1.3 主梁应力分析

恒载作用下主梁各施工阶段控制截面应力分析结果列于表3。

表3 各施工阶段控制截面应力（MPa）

从表3计算结果可知：

尽管主梁个别节段混凝土弹模降低，但在恒载作用下主梁各控制截面的最大应力值变化较小；且最大压应力数值均小于混凝土的容许压应力，说明混凝土弹性模量的降低对主梁的施工安全影响较小[5]。

2 结论

通过以上分析，可得到如下的主要结论：

（1）由于主梁个别节段混凝土弹性模量的降低，受结构自重及预应力效应的综合影响，导致恒载作用下主梁控制截面的挠度反拱值较设计值偏小；收缩徐变3650d后，两种工况下主梁中跨跨中截面的挠度变化最大，最大相差4.5mm。

（2）由于主梁个别节段混凝土弹性模量的降低，在活载作用下，主梁各控制截面的挠度值较设计值偏大；两种工况下主梁中跨跨中截面的挠度变化最大，最大相差0.87mm（单线）。

（3）尽管主梁个别节段混凝土弹性模量的降低，但在恒载作用下主梁各控制截面的最大应力值变化较小；且最大压应力数值均小于混凝土的容许压应力，说明混凝土弹性模量的降低对主梁的施工安全影响较小。

（4）由于主梁个别节段混凝土弹性模量降低对主梁的恒载挠度影响较大，但对活载作用下的挠度影响相对较小。而恒载挠度可以通过施工控制调整预拱度标高来消除其影响，所以主梁个别节段混凝土弹性模量的降低不会引起主梁的挠度超标问题。