反复荷载作用下预应力混凝土简支梁徐变效应研究

摘要

近年来我国高速铁路和重载铁路快速发展，其中预应力混凝土简支梁得到广泛应用。高速铁路对轨道平顺性要求很高，对铺设轨道后的梁体长期挠度或拱度变化有严格限制;重载铁路对轨道平顺性亦有较高要求，服役期间梁体挠度或拱度变化引起轨道平顺性降低将极大地增加轨道磨损，甚至影响列车正常运营。至今为止，国内外对不变荷载（一期恒载和二期恒载）作用下的预应力混凝土简支梁的长期变形进行了深入研究，部分研究成果已经运用于工程实践，但对列车活载反复作用对梁体长期变形影响的研究尚少。本文依据我国铁路预应力混凝土简支梁的典型截面形式和配筋特征、活载特点及列车追踪时间等，展开反复荷载作用下预应力混凝土简支梁的徐变效应研究。
　　较准确分析不变荷载作用下预应力混凝土简支梁徐变效应理论是进一步开展反复荷载作用下简支梁徐变效应研究的基础。全量形式自动递进法（ASUM）是基于时变混凝土本构关系Trost-Banzant方程和截面内力变化平衡方程、变形协调条件得到的计算单次荷载（不变荷载）作用下的预应力混凝土简支梁徐变效应计算方法，可适用于任意截面形式、配筋形式及任意徐变特性表达形式的全量形式计算方法，计算精度随时段细分而提高。本文以ASUM依托，重新推导单次活载作用下梁体徐变效应计算公式，随后扩展应用于反复荷载（多次活载）作用下的梁体徐变效应分析。将建立的公式用FORTRAN编程后，对6m预应力简支T型模型梁及高速铁路32m预应力混凝土简支箱梁进行徐变效应分析，并将部分计算结果与试验结果和MIDAS分析结果进行对比。分析表明，依据ASUM重新推导的公式可较准确计算单次加载时的梁体徐变效应。算例中定性分析了列车活载频率、列车在桥上持续时间等对反复作用下的梁体徐变效应影响，得到一些结论，如在同一反复荷载频率作用下，跨中长期上拱随着作用次数的增大而减少;在同一计算时间点，跨中上拱随着活载累积时间的增大而减少。同时，预应力混凝土梁在反复荷载作用下的上拱变化规律与徐变发展规律类同。