高铁特大跨混凝土连续梁徐变设计应用研究.pdf
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1、高铁特大跨 混凝 土连续梁徐变设计应用研究 薛照钧 2 3 文章 编号 : 1 0 0 3 4 7 2 2 ( 2 0 1 0 ) 0 4 0 0 2 3 0 4 高铁特大跨混凝土连续梁徐变设计应用研 究 薛照钧 ( 中铁 第 四勘 察设 计院 集 团有 限公 司 , 湖北 武 汉 4 3 0 0 6 3 ) 摘 要 :为解 决 由于没有 实测数据 作 参考 而造 成 对徐 变预 测 不准 确 的 问题 , 选取 已建 的 3座 高铁特 大跨 混凝 土连续 梁 , 对 其收 缩 、 徐 变的设计 、 计 算 、 实测及远 期预 测进行研 究。通过 分析 比较 现有的 3种徐 变计算方法, 最终
2、选取采用 铁路桥 涵钢筋混凝土和预应力混凝土设计规范 的方法 计算徐变, 对比计算与实测结果 , 分析表 明: 混凝土徐 变变形一年 内可完成总量的 7 O 以上; 梁合 龙后, 二期恒载加载龄期在 6 O d时徐变速率对梁挠度的后期影响非常小; 为控制徐变, 设计梁时应 使 截 面上 、 下缘 应 力在 预 应力及 恒载作 用下尽 量接 近 ; 采 用所 选规 范计 算收 缩 、 徐 变 可满足 工 程要 求 ; 根据 实测 变形数 据 , 采 用双 曲线 法预 测 的连 续梁长期 徐 变与数值 计算基 本 吻合 。 关键 词 :高速铁 路 ; 无碴轨 道 ; 连 续 梁 ; 徐 变; 预测
3、 ; 应 用 中图分类号 : TU5 2 8 0 1 文献 标志 码 : A S t u d y o f Cr e e p De s i g n a n d Ap p l i c a t i o n o f Lo n g S p a n Co n c r e t e Co nt i n u o u s Be a m s f o r Hi g h - S p e e d Ra i l wa y XU E Zh a o - j u n ( Ch i n a Ra i l wa y Ti e s i y u a n S u r v e y a n d De s i g n Gr o u p Co ,
4、Lt d ,Wu h a n 4 3 0 0 6 3 ,Ch i n a ) Ab s t r a c t :To r e s ol v e t h e p r ob l e m o f i na c c u r a t e c r e e p pr e d i c t i o n du e t o t h e v oi da nc e of r e f e r e n c e o f a c t u a l l y me a s ur e d d a t a, t he l o ng s p a n c o nc r e t e c o nt i nuo us be a ms o f t h
5、 r e e c o m p l e t e d br i d g e s o n h i g h s pe e d r a i l wa y a r e s e l e c t e d a nd t he s h r i nka ge,c r e e p de s i gn,c a l c ul a t i o n,m e a s u r e me n t s a n d l o ng t e r m p r e d i c t i o n o f t he be a m s a r e s t u di e dThr o ug h a n a l y s i s a n d c o mpa
6、 r i s o n o f t he e x i s t i n g t h r e e k i n d s o f t h e c r e e p c a l c u l a t i o n me t h o d s ,t h e me t h o d i n t h e C o d e f o r De s i g n o n Re i n f o r c e d a n d Pr e s t r e s s e d C o n c r e t e S t r u c t u r e o f Ra i l wa y Br i d g e a n d C u l v e r t i s c
7、 h o s e n t o c a l c ul a t e t he c r e e p a nd t he c a l c ul a t i o n o f t he c r e e p i s c o m p a r e d t o t he me a s u r e m e nt s The r e s u l t s o f t h e a n a l y s i s i n d i c a t e t h a t mo r e t h a n 7 0 o f t h e t o t a l c r e e p d e f o r ma t i o n o f t h e c o
8、n c r e t e c a n b e c o m p l e t e d wi t hi n o ne y e a r Af t e r c l os ur e of t he b e a m s ,t he i nf l u e n c e of t he c r e e p r a t e a t t h e t i m e of 6 0 d a ge of c o nc r e t e a f t e r i mpo s i ng t he s e c on d ph a s e d e a d l oa d on t he l a t e pe r i od d e f l e
9、c t i o n o f t he b e a ms i s v e r y l i t t l e H o we v e r,t o c on t r o l t he c r e e p,wh e n a b e a m i s d e s i gn e d,t he s t r e s s i n t he u pp e r a nd l o we r f l a ng e s o f t h e s e c t i on o f t he be a m un de r t he a c t i o n o f p r e s t r e s s i n g a nd d e a d
10、l oa d s h o ul d b e k e p t po s s i b l y i d e nt i c a 1 Th e c a l c u l a t i on of t h e s hr i n ka g e a nd c r e e p b y t he c ho s e n c od e c a n me e t t h e r e q ui r e m e nt s f o r c on s t r u c t i o n a nd i n a c c o r da nc e wi t h t h e m e a s u r e d d a t a o f t he d
11、e f o r ma t i o n,t h e p r e d i c t i o n o f l o n g t e r m c r e e p o f t h e c o n c r e t e c o n t i n u o u s b e a ms b y t h e h y p e r b o l i c me t h o d i s b a s i c a l l y a g r e e a b l e wi t h t h a t b y t h e n u me r i c a l c a l c u l a t i o n Ke y wo r d s :hi gh s p
12、e e d r a i l wa y;ba l l a s t l e s s t r a c k;c on t i n uo us be a m ;c r e e p;p r e d i c t i o n;a p p l i c a t i on 收稿 日期:2 0 1 0 0 4 2 3 作者简介:薛照钧( 1 9 5 6 一) , 男 , 教授级高工 , 1 9 8 2年毕业于西南交通大学铁道工程系桥梁专业 , 工学学士( x u e 5 5 7 3 0 1 6 3 c o rn) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 4 桥梁建设 2 0 1 0年第 4
13、 期 1 引 言 高速铁 路无碴 轨道 需要线下 工程 为运 营列车提 供高质量的平顺性 , 为乘客提供安全、 舒适的旅行环 境。特大跨度预应力混凝土连续箱梁桥 以其跨越能 力大 、 刚度 大 、 伸缩 缝少 、 养护简 单得 到广泛 的应用 , 由于受 到混凝 土材 料非匀 质性 、 梁部截 面形状 、 预应 力钢束布置 、 荷载加载龄期等影响, 结构在运营后期 将会产生收缩和徐变 , 其变形可能影响高速列车的 走行性 。影响混凝土收缩 、 徐变的因素是随机变量 , 其变异系数至少在 1 5 2 0 , 尽管 国内外大量学 者进行 了几 十年 的研 究 , 认识 不 断 提 高 , 结 构
14、分 析 、 计算的理论和方法也在不断发展 , 但 由于没有长期 实测数 据的参 考 , 对混 凝土 收缩 、 徐 变 的准确预测 和 控制在世 界范 围 内仍是 个 难 题 , 本文 针 对 上述 问题 就混凝 土收缩 、 徐 变 的设 计 、 理论 、 实 测 及 远期 预 测 进行研究 , 并重点分析了桥上轨道铺设完成后梁体 的后期 变形 ( 包 括 预应 力 混凝 土 梁 的 收缩 、 徐 变 、 弹 性 变形 等) 。 度 、 刚度 、 稳定性 、 局部 应力 等问题 的处理基 本成熟 , 但 高速铁 路无碴 轨道桥 梁 的后 期徐 变变形控 制与 预 测亟须研究。为此, 选择高速铁路
15、中主跨分别为( 6 0 + 5 1 O 0 + 6 0 )m、 ( 6 4 +4 6 + 6 4 )m、 ( 7 0 + 1 2 5 +7 0 )m 的 3座 已建大跨 度预应 力混 凝 土连续 梁桥 ( 以下分另 0 简称 桥 1 、 桥 2 、 桥 3 ) 进行 徐 变 变 形 分析 及 后期变 形监测 、 监控 , 以对其 徐变性 能进行 较为准 确 的预测 和评估 。 无碴轨道桥梁近期及远期的竖向与横向变形的 大小不仅影响列车运营 , 同时也关系到结构使用的 耐久性 和 可维护性 , 设 计 要求 铺 轨 后 预应 力 混凝 土 梁 的竖 向残余 徐变 变形 : 跨 度 L 5 0 m
16、 时竖 向变形 不应 大 于 1 0 mm, L 5 0 m 时竖 向 变 形 不 应 大 于 L 5 0 0 0 且不 大于 2 0 mml l 。 根 据 建设 标 准及 相关 技 术要 求 , 以有效 控制 徐 变, 在经济的情况下尽可能提高结构刚度, 降低截面 应力水平, 合理布置预应力钢束使梁体截面上 、 下缘 应力在 预应力 及恒 载 作用 下 尽 量接 近 为 原则 , 在 设 计过程 中经 比较后 拟定上 述 3座 连续梁 桥均采 用单 2 设计 研究简 述 箱单 室变截 面 , 梁底 均按 圆弧形 式 过 渡 , 3座 连续 梁 为跨越大江、 大河、 高等级道路设计了许多大跨
17、 桥具体轮廓 尺 寸及 设计 过程 中主要 检算成 果 见 度预应力混凝土连续梁桥, 目 前设计理论中关于强 表 1 。 表 1 3座连续梁桥轮廓尺寸及 主要检算成果 桥 1 桥 2 桥 3 + 梁高 m 叉点 高跨 比 跨 中 N 高跨 i i 比 m 底宽 m 梁底半径 m 悬臂最大节段重 t 腹板厚度 ( 支点 跨中) c m 顶板厚度 ( 支点 跨中) c m 底板厚度 ( 支点 跨中) c m 运营阶段 中跨跨 中( 主力) 正截面强度安全系数 运 营阶段 中跨跨 中正截面抗裂安全系数 运 营阶段混凝土最大应力( 主拉 主压) MP a 运 营阶段中跨跨 中混凝土( 主力) 最 大应
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