关于曲线部分斜拉桥环境平均湿度对收缩徐变探讨          

关于曲线部分斜拉桥环境平均湿度对收缩徐变探讨          

张聪

苍南县智慧交通中心  浙江温州 325800

摘要：随着交通事业的迅速发展，我国修建了许多大跨度桥梁。斜拉桥是多次超静定结构，目前国内部分斜拉桥已经兴起，如芜湖长江大桥、兰州小西湖黄河大桥等；但曲线部分斜拉桥目前国内外为数不多。

本论文依托龙井河特大桥工程为背景，采用桥梁结构分析软件MidasCivi对该桥建立了计算模型，对本桥在各种情况下做了一定的计算分析。

环境平均湿度影响结构收缩与徐变的参数对曲线部分斜拉桥引起的主梁、主塔与斜拉索做了对比分析。在环境平均湿度影响下，收缩、徐变引起的跨中挠度增大，塔顶横向偏位也是在增大。有效预应力对主梁的变位影响相对较为敏感，对主塔的横向偏位影响较小。而混凝土强度的变化对主梁和主塔都不是很敏感。

关键词：斜拉桥 收缩徐变 环境湿度

1 引言

斜拉桥是多次超静定结构，目前国内部分斜拉桥已经兴起，如芜湖长江大桥、兰州小西湖黄河大桥等；但曲线部分斜拉桥目前国内外为数不多。国外建起了数座曲线的部分斜拉桥，如日本新唐柜部分斜拉桥等，国内建起了数座曲线的部分斜拉桥龙井河特大桥工程等。本论文主要探讨曲线部分斜拉桥环境平均湿度对收缩徐变影响。

2混凝土收缩、徐变及其影响因素

2.1 收缩与徐变

收缩徐变是混凝土粘弹性的基本特征之一。收缩徐变对桥梁结构不仅影响大持续时间长，而且变化复杂不易把握。

收缩——指的是在无荷载情况下，混凝土构件发生随时间缓慢变形，这种变形称为混凝土的收缩变形。徐变——指的是当荷载作用在混凝土构件上，试件首先发生瞬时弹性变形，随后，随时间缓慢地进一步增加变形。这种缓慢增加的变形称为混凝土的徐变变形。

2.2 收缩与徐变的影响因素

在混凝土的收缩徐变发展过程中，它的影响因素特别多，我们可以将其分为外部因素和内部因素。外部因素主要有：荷载时间、加载预应力、环境湿度、温度、试件尺寸、加载龄期、碳化等；内部因素主要指的是：水泥品种、骨料、水灰比、灰浆率、外加剂、水泥用量等。本文主要探讨环境湿度对收缩与徐变的影响。

2.3 环境平均湿度的影响

依托龙井河特大桥工程，以其为原型进行有限元建模计算，该特大桥位于厦门至成都高速公路贵州境织金至纳雍段，是一座三跨（75+125+75m）曲线部分斜拉桥，边跨与中跨跨径比0.6，曲率半径为850m；主桥全宽为28m，塔梁固结，整幅桥布置，采用单索面形式，墩顶设置盆式橡胶支座。根据Midas模型，取在混凝土采用C50混凝土，时间历程分别为100天，200天，500天，1000天，2000天，3650天，在环境平均湿度分别为50%，70%，90%下，取主梁的变形，塔横向偏位等来查看环境平均湿度这个影响因素对收缩徐变的影响情况。由于结构、荷载的对称性，我们可以取1/2主梁节点的变形图如下：

图2.3.1成桥100天后不同环境湿度的主梁竖向变形对比    图2.3.2 成桥500天后不同环境湿度的主梁竖向变形对比

图2.3.3 成桥1000天后不同环境湿度的主梁竖向变形对比   图2.3.4 成桥3650天后不同环境湿度的主梁竖向变形对比

由上面四个曲线图：分别为100天、500天、1000天和3650天主梁各节点的变形图可以看出，环境湿度对主梁的变形的影响较大，环境平均湿度越小，收缩徐变引起的跨中下挠越大。同时，边跨各节点的变化受环境湿度影响不大，在跨中各节点受环境湿度影响较大。下面我们可以对跨中在随时间的变化跨中的下挠位移图，如下所示：

图2.3.5 不同环境湿度的跨中挠度变化值

由图2.3.3可以看出，随着时间的推移，跨中挠度逐渐增大，而且在前1500天之内，跨中下挠非常明显，尤其在成桥初期，跨中挠度非常的显著，在成桥后面一段时间内，跨中下挠变缓了，这种变化趋势也是混凝土的特性所决定的。

表2.3.1 不同环境湿度跨中各个时刻挠度变化值

由表2.3.1可以看出，在某一时刻下跨中的挠度位移，当桥梁龄期为100天，环境平均湿度为50%时，跨中竖向挠度是环境平均湿度90%模型的1.6倍，是环境平均湿度70%的1.2倍；当桥梁龄期为3650天，环境平均湿度50%是其它两个模型的1.24倍和1.73倍。而且随着时间的增长，在两个平均湿度影响下跨中挠度的变化值越来越大，而且在环境平均湿度从70%到90%变化竖向挠度值稍微更大点。

在不同的环境平均湿度下，我们可以进行对塔的横向偏位数值进行比较，进而查看不同环境湿度下对收缩徐变分析。

图2.3.6 不同环境湿度的塔顶横向偏位变化值

随着桥梁龄期的增大，桥梁的塔顶横向偏位在增大，而且在桥梁龄期前面1000天之内，塔顶横向偏位变化幅度较大，随着时间的增加，横向偏位变的缓些；不同环境平均湿度下，塔顶横向偏位不一样，三种环境平均湿度中，在湿度为50%是，其横向偏位最大；当桥梁龄期500天时，在环境平均湿度为50%是，其位移量为17.418cm，是环境平均湿度为70%的1.1倍，是环境平均湿度90%的1.2倍。

3结论

本论文说明了本章以龙井河大桥为背景，运用桥梁专用设计软件MIDAS对龙井河大桥进行建模分析，得出随着环境平均湿度的减小，收缩徐变引起的跨中挠度增大，塔顶横向偏位也是在增大。但在湿度变化同一范围内，塔顶的横向偏位比跨中竖向挠度变化值相对较小。同时证明了，环境平均湿度这个影响因素对收缩徐变影响较大。

参考文献

[1] 中华人民共和国交通部，JTGD60-2004，公路桥涵设计通用规范，北京:人民交通出版社，2004

[2] 王斐，连续刚构桥施工监控与收缩徐变效应分析. 北京交通大学学位论文，2007.12

[3] 姚林森，曲线梁，人民交通出版社，1992年11月