收縮徐變對大跨度PC鋼桁架混合剛構橋的影響（交通）

                                曾  勇

             （貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司  貴陽550081）

摘要通過對收縮徐變作用效應下大跨度鋼桁架混合鋼構橋的最不利影響的研究，利用MI-

DAS模型，比較得出本橋型最不利的收縮徐變模型，并對其運營期的收縮徐變效應進行分析，得出有關鋼桁架混合鋼構橋收縮徐變最不利影響的一些結論。

關鍵詞  大跨度  鋼桁架  混合剛構橋  收縮徐變

1鋼桁架混合剛構橋項目介紹

    本文研究的PC鋼桁架混合剛構橋全橋長597.5 m，橋垮布置133. 75 m+ 330 m+133. 75

m，原混合剛構橋主跨跨中部分108 m鋼箱梁部分替換成鋼桁架梁，其立面見圖1。

    所建模型將全橋離散為413個節點，720個單元，下部結構2個橋墩離散為88個節點，84個單元，橋墩部分每2m一個單元，橋墩采用雙肢薄壁墩，每肢21個單元；上部結構分為箱梁段和鋼桁架梁段，鋼桁架梁段離散171個節點，483個單元，箱梁段離散145個節點，144個單元，箱梁段每4m一個單元，合龍段每1.2 m一個單元，鋼混結合段單元長2.5 m;橋面采用板單元，全橋整體空間有限元見模型圖2～圖4。

2  收縮徐變模型在MIDAS中的比較分析

    本橋型最不利的收縮徐變模型通過3種最為常見的收縮徐變模型ACI，JTG D62 - 2004和

CEB-FIP(1990)對比分析得出，并對它進行運營期的收縮徐變效應分析，得出有關鋼桁架混合剛構橋收縮徐變最不利影響的一些結論，為使模型更有可比性，將相對濕度和加載齡期等影響因素進行統一，3種規范均采用相對濕度70%、加載齡期5d，其他共同需要考慮的參數也保持一致。

2.1  主梁應力

    圖5～圖8是3種規范在收縮徐變的影響下對全橋各部分的應力圖（邊跨混凝土箱梁部分：單元號0～40;橋墩位置處的混凝土箱梁部分：單元號41～43；跨中混凝土箱梁部分：單元號44～74。）

圖中混凝土箱梁邊跨部分和跨中部分應力值都存在較為明顯的區別，3種模型中橋墩位置處的主梁應力值都非常接近，邊跨處ACI規范的上、下緣應力最大，最大值分別為0.9，-0.6 M Pa，跨中部分混凝土箱梁JTG D62-2004規范的上緣應力最大，下緣應力也逐漸增大，并在單元60以后的應力達到最大，上、下緣最大值分別為0. 93，-0. 62 M Pa，鋼桁架部分上、下弦桿JTGD62-2004規范的應力最大，上弦桿最大平均應力值為-14.5 M Pa，下弦桿最大平均應力值為36.5 M Pa，平聯和斜腹桿承擔了部分主弦桿在此處的應力，因此出現折線圖。相比以上應力圖可以看出，3種規范中JTG D62-2004產生的收縮徐變的影響是最不利的，因此取此規范進行計算，影響因素取相對濕度70%和加載齡期5d，分別考慮其運營階段1，3，5和10年的混凝土收縮徐變，對鋼桁架混合剛構橋的變形和應力進行分析比較。

2.2主梁撓度變形

    通過使用平面桿系程序MIDAS，對大跨度鋼桁架混合梁橋在運營期間的收縮徐變進行計算，各個階段的撓度圖，混凝土部分應力圖和鋼桁架部分應力圖見圖9～圖12。

    其中73-91單元撓度最大的區段為鋼桁架梁段，運營開始收縮徐變的最大撓度值為-12.1

 cm，與之相比較，1，3，5，10年后的最大撓度值為- 21.1，-25.3，- 26.4，- 27.3 cm，第1年比剛開始增長了74. 3%，第3年比第1年增長了19. 9%，依此類推，后面2組分別增長了4.3%和3. 4%。前3年的變化比較明顯，最明顯的是第1年。在MIDAS計算模型里跨中出現的較大徐變變形，在實際施工當中采用跨中鋼桁架分段拼裝的施工工藝可以較好地減小跨中“駝背”現象，鋼桁架連續剛構橋大致可以劃分為以下施工步驟：①先進行樁基和橋墩的施工；②在橋墩上安裝0號塊，對0號塊進行預應力鋼束張拉；③按照節段懸拼、預應力鋼束張拉的順序，在橋墩上0號塊的兩側對稱懸臂拼裝各箱梁的各節段；④采用支架架設邊跨節段，邊跨合龍，并進行邊跨預應力鋼束張拉；⑤將大跨度PC-鋼桁架混合剛構橋混凝土箱梁與鋼桁架之間的結合段依靠三角掛籃提升到位；⑥在橋頭兩端將桁架桿件拼裝成桁段，通過纜索吊運輸和吊裝安裝桁段；⑦吊裝鋼桁架梁頂部的預制混凝土橋面板，并澆筑濕接縫，并時時對新施工桁架進行高程定位測量以保證施工準確合龍；⑧張拉大跨度PC鋼桁架混合剛構橋體外預應力鋼束；⑨完成大跨度PC-鋼桁架混合剛構橋的附屬工程及橋面鋪裝，完成施工。

    運營階段開始收縮徐變的應力值，混凝土箱梁部分上緣最大值為-0.18 M Pa，下緣最大值為0. 25 M Pa，與之相比較，1，3，5，10年后的上緣應力值為-0.45，-0.59，-0.68，-0. 72 M Pa;下緣應力值為0.7，o．85，0.91，1.08 M Pa;上緣應力第1年比剛開始增長了150%，第3年比第1年增長了31%。依此類推，后面2組分別增長了15. 2%和5.8%；下緣應力第一年比剛開始增長了180%，第3年比第一年增長了21. 4%。依此類推，后面2組分別增長了7%和8.6%，同撓度一樣前3年的變化比較明顯，最明顯的是第1年。鋼桁架部分應力主要受力部位為上、下弦桿，上弦桿開始收縮徐變時最大應力值為一0. 81 M Pa，下弦桿最大值為-7.55 M Pa，與之相比較，1，3，5，10年后的上弦桿應力值為-5.79，-7.87,-8.9，-9.96 M Pa;下弦桿應力值為11.3，19.2，23.1，26.6 M Pa;上弦桿應力第1年比剛開始增長了614%，第3年比第1年增長了35. 9%。依此類推，后面2組分別增長了13%和11.9%；下弦桿應力第1年比剛開始增長了249%，第3年比第1年增長了69. 9%。依此類推，后面2組分別增長了20. 3%和15. 1%。

3結語

    通過3種常用規范的對比，在收縮徐變的影響下，PC鋼桁架混合剛構橋混凝土箱梁部分，跨中部分混凝土箱梁JTG D62-2004規范的上緣應力最大，上、下緣最大，應力值分別為0. 93，-0.62 M Pa，鋼桁架部分上弦桿和下弦桿JTG D62-2004規范的應力最大，上弦桿最大平均應力值為-14.5 M Pa，下弦桿最大平均應力值為36.5 M Pa，出現折線圖是因為平聯和斜腹桿承擔了部分主弦桿在此處的應力。3種規范中JTG D62 - 2004產生的收縮徐變的影響是最不利的，然后通過采用最不利規范中JTG D62-2004進行運營階段1，3，5,10年的收縮徐變影響盼分析比較，運營階段開始收縮徐變的最大撓度值為-12.1 cm，結果撓度在第1，3，5，10年后的最大撓度增長率分別為74. 3%，19. 9%，4.3%和3.4%；鋼桁架部分應力主要受力部位為上、下弦桿，上弦桿開始收縮徐變時最大應力值為-0.81 M Pa，下弦桿最大值為-7.55

M Pa，與之相比較，1，3，5，10年后的上弦桿應力增長率分別為614%，35. 9%，13%和11.9%；下弦桿應力增長率分別為249%，69. 9%，20. 3%和15. 1%，在前3年收縮徐變對PC鋼桁架混合剛構橋的影響較大，尤其是第1年。

    本文只對該橋進行了整體的收縮徐變分析，對于鋼桁架一混凝土結合段也是其設計中的關鍵部位，還未曾提及；收縮徐變下其具體受力、力的分布和傳力機理都需要去探究；并結合各種有效的試驗對具體細節進行分析；單憑各種分析軟件進行分析還是有其局限性。盡管還有許多未知的困難需要克服，但相信PC鋼桁架混合連續剛構橋在將來一定能在實際工程中得到應用。