預應力混凝土橋梁徐變分析與相關措施探討

白 鶴

在當前世界范圍已建成的橋梁中，混凝土橋梁占到很大的比例。混凝土橋梁在歐洲和美國占到其橋梁總數的70%以上,在我國混凝土橋梁達到90%。預應力混凝土橋梁憑借其跨越能力強，行車舒適、施工技術成熟等優勢在橋梁建設領域得到了廣泛的應用。然而在預應力混凝土橋梁發展的同時，部分大跨度橋梁結構出現不同的問題。在這其中預應力混凝土橋梁的徐變問題尤為突出。

1 預應力混凝土橋梁徐變產生原因

預應力混凝土橋梁的徐變指的是在長期的荷載的作用下,橋梁的撓度隨著時間持續增長的特性，撓度的持續的增長帶來的直接后果便是橋梁腹板混凝土開裂。導致預應力混凝土橋梁箱梁結構出現跨中下撓與腹板開裂的原因主要如下:①混凝土收縮徐變大；②大跨度混凝土橋梁長期受力過程中預應力損失大；③普通混凝土自重較大。

2 預應力混凝土橋梁徐變的特點

2.1 時變性

預應力混凝土橋梁的時變性是指橋梁的收縮徐變引起的應力和應變相互影響并隨時間的變化而變化。對于靜定結構而言，隨著時間的不斷增長，結構的應變或者變形會增減但應力可能不發生變化，相反，一旦應力變化，應變必然發生變化。對超靜定的結構來說，隨著時間的不斷增長，由于收縮徐變引起的應力和應變會同時發生變化。

混凝土橋梁收縮徐變的時變性是混凝土本身固有的性質。隨著時間的改變，混凝土結構的內力和變形會不斷發生變化。在各國關于混凝土收縮徐變的計算模式都是關于時間的函數。按照齡期調整的有效模量法及其領域相關的方法是計算時變性較為精確的計算方法。

2.2 不確定性

預應力混凝土橋梁在施工和運營過程中會受到各種各樣的偶然因素的影響、不可預知的環境作用和荷載作用。橋梁工程中的不確定性主要有:1）材料參數的不確定性。對于橋梁結構來說，不同結構材料組成不同，結構的形式和鋼筋均不同，且這些材料和結構存在質地不勻，微裂縫等缺陷，這些不確定因素對工程結構的破壞和耐久性具有重要影響。2）荷載的不確定性。荷載主要分為永久荷載和可變荷載，且一般很難把握其實際真實值。對于可變荷載中船撞、地震等偶然荷載對于橋梁的影響具有非常大的不確定性。3）橋梁結構尺寸的不確定性。橋梁的結構尺寸決定了橋梁的承載能力。一般說來結構的尺寸變異很小，但如果橋梁結構的敏感部位的結構尺寸邊上變化，這種微小變化往往會使結構處于不利狀態。

3 改善預應力混凝土橋梁徐變的措施

3.1 設計階段控制

在預應力橋梁的設計階段，對比各種徐變計算理論，采用合理的的徐變理論和計算模型計算出預應力橋梁的總徐變值，保證橋梁的設計要求。在選擇徐變理論的時候要綜合考慮到環境變化、荷載變化等不確定因素;此外要選擇合理的材料參數、結構形式和預應力水平等。具體措施如下:1）在符合設計規定情況下，減小混凝土材料的應力水平，在設計過程中通過補償預應力筋布置，采用部分預應力或者梁高來減小梁內應力差。2）通過計算機模擬分析和施工監測數據處理的方法加強對橋梁變形的監測。采用等徐變的混凝土材料，精確估計結構的總徐變量，結合施工工藝減小結構的徐變變形。

3.2 施工階段控制

對于預應力混凝土橋梁在施工段控制徐變可以從下面幾點實施。1）預應力橋梁施工過程中，徐變控制的好壞直接影響橋梁以后正常使用的線型。因此在條件允許的情況下應選擇有利于減小徐變發展的施工環境。2）優化混凝土澆筑和養護。預應力混凝土的徐變是混凝土固有特性。改善混凝土澆筑環境和養護條件有利于減小混凝土的徐變值。3）合理優化預應力筋的施工技術，張拉次序和預應力值。在施工過程中要嚴格控制預應力的損失，實行應力和位移雙控制，嚴禁超張拉，保證鋼絞線上應力符合設計的要求。4）加強施工過程中橋梁的線形的檢測和調整。預應力橋梁施工過程是一個動態的過程，施工過程中成橋的線形可能需要根據實際情況和設計要求反復進行測量和修正。在施工中應加強梁體線形的測量和記錄為以后設計提供參考。

4 結語

分析了預應力混凝土橋梁徐變產生的原因:混凝土自身徐變,橋梁的預應力損失和橋梁自重大。由于預應力混凝土橋梁徐變具有時效性和不確定性，因此預應力混凝土橋梁的徐變控制是一個十分復雜，難以得到精確解。現階段改善預應力混凝土橋梁徐變性，應綜合考慮各種影響因素在各個環節加強控制。

[1]惠榮炎,黃國興,易冰巖.混凝土的徐變[M].北京:中國鐵道出版社,1988:64～66.

[2]沈飛峰.徐變對大跨徑混凝土箱梁橋長期撓度影響[J].山西建筑,2009(14):317～319.

[3]陳燦明,黃衛蘭,陸采榮,等.橋用高性能混凝土的徐變與應用[J].水利水運工程學報,2007(2):1～9.

[4]凌知民.軌道交通預應力混凝土連續梁橋的徐變控制[J].橋梁建設,2002(3):83～84.