高架橋高墩變形預估與控制

1、1高架橋高墩變形預估與控制高架橋高墩變形預估與控制易國良（中鐵隧道集團第一工程處河南新鄉(xiāng)453000）摘要高架橋鋼筋混凝土墩身在施工過程中及竣工后，由于混凝土自身特性會發(fā)生干縮、熱脹冷縮，同時在荷載作用下發(fā)生彈塑性變形、徐變等，影響橋梁使用功能及結(jié)構(gòu)安全。必須對其變形進行正確的預估。介紹了高墩變形影響因素，對變形量進行了詳細的分析并提出控制措施。關(guān)鍵詞高架橋高墩變形預估一般情況下，公路橋梁墩身高度大于30M的稱為高架橋。為了充分發(fā)揮混凝

2、土、鋼筋的材料特性，高墩常采用鋼筋混凝土薄壁空心柔性墩，以達到節(jié)省材料、減輕橋墩自重，降低對地基的要求。然而作為彈—塑—粘性材料的鋼筋砼墩身，在施工過程中及竣工后，會發(fā)生兩種變形，一種是荷載作用下的變形，如彈塑性變形、徐變等；另一種是非荷載作用下的變形，如濕脹干縮、熱脹冷縮。這種變形引起墩頂高程及軸線發(fā)生變化，影響結(jié)構(gòu)使用及安全。因此必須對其變形有一個正確的預估，并針對預估結(jié)果采取有效措施進行控制，確保質(zhì)量及施工過程中的安全，并滿足規(guī)范

3、要求達到順利交驗，發(fā)揮其使用功能。1墩頂高程變形預估墩頂高程變形預估1.1砼干縮變形：混凝土在結(jié)硬過程中體積會發(fā)生變化，表現(xiàn)為濕脹干縮，其主要是由于水泥石中凝膠水和毛細水變化所引起?；炷粮煽s大小與水泥品種、水泥用量和單位用水量有關(guān)，其極限收縮值因骨料和相對濕度的不同而異。我國鐵道部科學研究院對混凝土的自由收縮做過試驗，試驗結(jié)果雖然相當分散，但普通混凝土的收縮率：εg（t）=3.24104∏mi（1－e0.1t）式中t為時間（d）；mi

4、為非標準條件的修正系數(shù)，可取1lg=εg（t）H1.2溫度收縮和熱膨脹變形：混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)，普通混凝土熱膨脹系數(shù)αt=1105（1℃），根據(jù)溫差確定其變形率：lt=αtΔTH式中ΔT溫差；H墩高1.3恒載作用下的變形：根據(jù)公路橋梁有關(guān)設(shè)計規(guī)范，考慮了以下荷載：①恒載（結(jié)構(gòu)自重）a、墩身、蓋梁b、上構(gòu)c、橋面系②活載（汽車－超20級，掛車－120）③汽車制動力④溫度力⑤風力3（σ＜0.3fc），瞬時應(yīng)變εela為彈性變形。根據(jù)虎

5、克定律預測。E=cf74.342.2105?εela==EσAEP?lela=∫εeladh=∫dhEAP式中：E混凝土變形模量；fc混凝土強度；P蓋梁、上構(gòu)、橋面系荷載；A任一微段截面積，f（h）混凝土徐變是依賴于荷載且與時間有關(guān)的一種非彈性性質(zhì)的變形，對于橋梁高墩，徐變?yōu)橹饕冃沃?，在總的變形量中占有較大的比例，一般為彈性變形的1～3倍。目前，徐變的計算方法是有效模量法、老化理論、彈性徐變理論、繼效流動理論及1978年國際預應(yīng)力協(xié)

6、會（FIP）關(guān)于混凝土徐變系數(shù)計算《公路鋼筋混凝土及預應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》等，其中最常用的有老化理論和現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范的方法。老化理論（適用于混凝土初期加載或齡期較長時）：加載齡期為t時混凝土徐變曲線函數(shù)式為：]1[)()(ttkte?????????式中為加載齡期為t時混凝土徐變終極值；β為徐變增長速度系數(shù)。tk?規(guī)范公式（與混凝土齡期和加載齡期有關(guān)，對各種受載情況普遍適用）混凝土徐變系數(shù)))()(()(4.0)()(tttfffda

7、t??????????????]1[8.0)(???RRtta?式中：τ，t分別為所要求的徐變系數(shù)的混凝土齡期和混凝土加載齡期；為加載)(ta?初期不可恢復的變形；為隨時間而增長的滯后彈性應(yīng)變；為流塑系數(shù)；)(td???f?、分別為隨混凝土齡期而增長的滯后塑性應(yīng)變。)(??f)(tf?徐變變形量lcr=lela)(t??墩頂高程總變形量∑＝lgltlelalcr2墩頂軸線偏位變形預估墩頂軸線偏位變形預估2.1偏心作用的豎向力、水平力引起