混凝土桥梁温度徐变效应与耦合效应分析研究

摘要

近些年来，随着国家经济的发展，我国建立了相当多的大跨径预应力混凝土桥。随着这部分桥的建立，大跨径预应力混凝土桥的温度效应与徐变效应引起了工程界的高度重视。虽然在混凝土桥温度效应与徐变效应方面的研究有了长足的进步，但两个时变效应耦合研究没有系统开展，实桥结合应用更是没有进行过。
　　 本文系统的归纳了目前混凝土结构特别是公路桥梁中温度和徐变研究现状。总结徐变机理及影响因素。依托西部项目“混凝土桥梁时变效应耦合作用研究(合同号2009318812069)”以延安仕望河大桥为工程背景，通过现场取样做试块试验，实测相关徐变数据，并且与常见几种徐变预测模型进行比较，得出实测值与预测模型理论值趋势相同。中交04规范和ACI规范徐变系数均较实测值大，CEB-FIP规范规定的徐变系数偏小。实测太阳辐射下箱梁截面温度场分布，获得仕望河大桥箱梁竖向温差分布拟合曲线。运用MIDAS/Civil，将现场实测的温度梯度和中交04规范进行计算分析，得出一些适用于陕北干旱大温差地区有益结论。应用MIDAS/Civil建立全桥模型，探讨了温度因素和徐变因素各自对混凝土结构的影响，并和实测值进行比较。温度和徐变效应挠度应力理论值和实测值趋势相同，但理论值小于实测值。通过分析得出两者之间对结构的应力影响存在非线性的耦合关系。随着桥梁跨径和使用时间的增加，混凝土连续刚构桥在耦合作用影响下挠度不断下挠，应力不断增大，远远超过计算理论值。这在桥梁运营过程中出现不良线形引起乘客不舒适，严重时危及行车安全。
　　 本文对温度徐变耦合作用进行了耦合特性的分析，首次在混凝土结构桥梁中考虑徐变与温度等时变效应之间的耦合作用影响，并且建立了考虑徐变效应和温度效应的耦合参数。对B3徐变模型进行修正，在系数C0(t，t′）中引入温度T有C0(t，t′，T）得出新的徐变与温度耦合公式。通过研究从理论计算方面入手，分析计算混凝土温度徐变耦合作用对桥梁结构应力和挠度影响，从而得出相关结论，修正耦合公式，使计算更加精确。误差由原来的30％左右变为10％左右，耦合理论计算结果更接近实际工程状况。