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1、大跨度组合箱梁斜拉桥混凝土收缩与徐变应力分析吴冲,曾明根,邵长宇,刘小方37大跨度组合箱梁斜拉桥混凝土收缩与徐变应力分析1123吴冲,曾明根,邵长宇,刘小方(1.同济大学桥梁工程系,上海200092;2.上海市政工程设计研究院,上海200092;3.上海市深水港工程建设指挥部大桥分指挥部,上海201306)摘要:以东海大桥主航道双塔单索面斜拉桥为背景,采用有效弹性模量法对大跨度组合箱梁斜拉桥的混凝土收缩与徐变应力进行分析计算。计算结果表明混凝土徐变对钢筋混凝土桥面板的应力影响不大,但是对钢梁应力的影响很大,混凝土徐变产生的钢梁应力增量可以达到钢材容许应
2、力的30%以上。关键词:组合桥梁;斜拉桥;组合箱梁;徐变;混凝土收缩中图分类号:U445.1文献标识码:A文章编号:1671-7767(2004)S0-0037-051概述影响。我国从改革开放以来,桥梁建设有了飞跃性的本文以东海大桥主航道桥双塔单索面斜拉桥方发展,斜拉桥作为大跨度公路桥梁的主要形式之一案为研究对象。该方案主桥结构为双塔单索面斜拉得到广泛应用,主梁结构形式也多种多样。其中,钢桥,跨径布置为(73+132+420+132+73)m=830筋混凝土结构形式主要用于跨径较小的斜拉桥,对m,见图1。主跨采用420m跨径,边跨设置辅助墩,于特大跨度
3、桥梁,为了减小自重主梁通常采用钢箱在主塔墩、辅助墩及边墩处设置竖向和横向支座,主梁结构。钢—混组合结构兼有混凝土结构和钢结构梁纵向漂浮。桥塔为钢筋混凝土结构,塔高147.9的优点,不但自重比混凝土结构轻,而且可以很好地m。解决钢箱梁桥面铺装易损坏的问题,是中等跨径主梁采用钢—混组合连续箱梁结构,标准截面[1](300～600m)斜拉桥的合理结构形式。见图2,其中,钢结构为槽形断面,设置2道中间纵由于斜拉索的水平分力作用,斜拉桥主梁承受隔板,与预应力混凝土顶板形成带双悬臂的单箱3很大的恒载压力,采用钢—混组合结构作为主梁时,室断面。中间纵隔板间距2.8m
4、,斜拉索通过锚箱锚混凝土的收缩徐变将使得钢结构部分的应力增加。固于中间纵隔板,形成单索面结构形式,沿桥钢—混组合结构斜拉桥必须考虑混凝土收缩徐变的轴向采用空间密索型布置,主梁标准索距8m,塔上图1桥梁上部结构布置收稿日期:2004-07-16作者简介:吴冲(1962-),男,教授,1982年毕业于东北林业大学土木工程系,工学学士,1986年毕业于东北林业大学土木工程系,工学硕士,1996年毕业于日本京都大学工学部土木工学科,工学博士。©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allr
5、ightsreserved.http://www.cnki.net38世界桥梁2004年增刊i-1Δσ(ti)∑)[<(ti,tj)-<(ti-1,tj)]j=1Ec(ti该方法的优点是可以模拟施工过程得到较为精确的结果,但是计算复杂,对于斜拉桥等复杂结构通常采用专用程序计算。另一种简化计算方法是有效弹性模量法。该方图2主桥横断面法假设组合结构应力增量的影响采用折减的混凝土标准索距2m。有效弹性模量Ec1近似计算:主梁全宽33m,槽形钢截面底面宽为20m,采Ec用斜腹板结构,腹板顶面间距为24m。预应力混凝Ec1=(2)(1+ρ<1)土桥面板标准厚度为
6、28cm,箱梁腹板处加厚到55式中,ρ为老化系数,<1为t=∞时的徐变系数。即cm,桥面板悬臂长度为4.5m。槽形钢截面的上翼混凝土徐变计算时,假设混凝土的初始应力不变,混板宽为80cm,采用剪力钉与预应力混凝土桥面板连凝土采用Ec1计算组合截面的截面特性。该方法具接。箱梁横隔板采用桁架式结构,横隔板间距有计算简单、内力计算时精度能够满足工程要求的4.0m。特点,被日本、美国的钢桥设计规范采用。本文的斜主梁节段标准长度为8m,主梁中心线处高度拉桥组合箱梁混凝土徐变和收缩对主梁应力影响也4.0m,高跨比为1/105,宽跨比为1/12.7。将预应力采用该方
7、法计算。混凝土桥面板与槽形钢结构形成箱形截面后进行主[3]参考《公路桥涵设计规范》和《日本公路钢桥梁吊装。节段间混凝土桥面板设有1.0m现浇接设计规范》,恒载作用下混凝土徐变的影响,t=∞时缝。的徐变系数取<1=2.0。混凝土收缩影响计算时,将t=∞时的混凝土收缩应变换算为温度降低152徐变应力与应变关系℃,同时考虑混凝土收缩时徐变的影响,相应的徐变徐变应力与应变关系的代数形式(Trost2zerna)[4][2]系数按<1=4.0计算。可表示为:混凝土徐变影响的具体计算步骤为:①由式(2)σc(τ)εc(t)=[1+<(t,τ)]+计算换算弹性模量E
8、c1;②用Ec1作为混凝土的弹性Ec模量计算组合截面几何特性(如弹性模量比n1=σc(t,τ)
