規(guī)范長期撓度

大跨連續(xù)剛構橋預應力混凝土箱梁的長期撓度預測探討提高對混凝土收縮徐變的長期撓度預測精度，是大跨度橋梁設計中要解決的一個關鍵問題。根據(jù)已測得的虎門大橋連續(xù)剛構橋撓度長期觀測數(shù)據(jù)，建立有限元模型，分階段對大跨連續(xù)剛構橋預應力混凝土箱梁的徐變變形進行理論分析。探討主梁上下緣應力差與結構徐變的關系。擬用文獻⑴提供的某主跨270m連續(xù)剛構橋撓度長期觀測的實測數(shù)據(jù)，考慮新規(guī)范中的可變作用準永久值對理論徐變計算值進行驗證，通過有限元分析對成橋后的長期徐變變形給出較準確的預測，并得出撓度長期增長系數(shù)，為此類橋梁的長期撓度預測提供依據(jù)。（公路交通科技2007供依據(jù)。（公路交通科技2007年24卷1期全預應力混凝土梁的長期變形計算關于全預應力混凝土梁長期變形的設計計算問題，現(xiàn)行TB10002.3—99《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規(guī)范》中尚無明確條款。對此，基于大型商用軟件SOFISTIK的計算結果，重點研究了預應力度、混凝土強度等級以及綜合配筋指標等設計參數(shù)對全預應力混凝土梁長期變形的影響，指出按《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（2002送審稿）》和現(xiàn)行GB50010—2002《混凝土結構設計規(guī)范》的計算結果偏于不安全。提出了全預應力混凝土梁的長期變形增長系數(shù)需按混凝土齡期分時段取值的設計建議。（城市軌道交通研究建議。（城市軌道交通研究-2006年6期高強混凝土在長期荷載作用下的變形對兩根高強鋼筋高強混凝土梁和兩根預應力高強混凝土梁在長期荷載作用下的變形進行了試驗研究，同時用計算機對兩種構件的長期變形進行了模擬分析，計算中考慮了彎曲變形，剪切變形和高強混凝土徐變及收縮的影響，與試驗結果吻合良好，最后對長期變形的°值提出了修正建議。（工業(yè)建筑,2002年3期）預彎預應力混凝土受彎構件的撓度計算基于6根模型試驗梁和1根足尺實梁的試驗結果，對預彎梁的撓度計算問題進行了探討，給出了與現(xiàn)行橋規(guī)中撓度計算方法相一致的計算公式，以便于設計應用，計算結果與試驗值吻合較好。長沙交通學院學報，1991值吻合較好。長沙交通學院學報，1991年1期部分預應力混凝土梁剛度的試驗研究在對52片模型梁靜載試驗結果的分析以及對現(xiàn)行國內(nèi)外規(guī)范的剛度公式進行計算比較的基礎上，進一步通過兩片足尺試驗梁試驗和實橋荷載試驗印證，證明用直線雙線性法和有效慣性矩法計算部分預應力混凝土橋梁的剛度是適宜的。經(jīng)過統(tǒng)計分析，得出現(xiàn)行公路公路交通技術-1999橋梁設計規(guī)范公式的保證率為95%公路交通技術-1999年2期受彎構昨的撓限川根據(jù)結陶椅件拘刖展用結瑪h學公式計莫：f--^■，"(1231)式中角——揍度系數(shù)，與荷載種類和支承條件有關，如莊受勻布荷載的簡支梁，計算跨中撓度時，你牲-——按荷載效應標準組合計聲的豈矩;8~受彎構件的剛度；訂——計算跨廈?！痘炷两Y構設計規(guī)范GB50010-2002》為了保證構件的適用性，在驗算構件的撓度變形時，要求在荷載效應的標準組合(或稱"短期組合")作用下并考慮荷載長期作用影響后的構件撓度，不應超過規(guī)范規(guī)定的允許限值。那么如何考慮長期荷載作用對撓度的影響呢？目前國內(nèi)建筑工程與公路橋涵工程所采用的方法有所不同。前者(GB50010-2002)引入長期剛度B啲概念，通過對剛度的折減來考慮撓度隨時間的增長；而后者(JTJ023-85)則采用撓度長期增長系數(shù)直接反映撓度隨時間的增長。但是從本質(zhì)上講，兩種方法是一致的。假設在荷載長期作用下的撓度增大系數(shù)為6，那么構件在荷載作用下的撓度用短期剛度計算，可以表示為：._@蚣I(%-曬)_蛆+(41)妁式中M］為準永久組合(或稱"長期組合")彎矩值，Mk為標準組合彎矩值。(Mk-Ml)即為短暫荷載作用產(chǎn)生的彎矩值。相同的撓度，若用長期剛度計算，則為：令上述二者相等，則得B—M就b—1)+」％s上式即為《混凝土結構設計規(guī)范》(GB50010)中的長期剛度的計算公式。式中Mk—按荷載效應的標準組合計算的彎矩，取計算區(qū)段內(nèi)的最大彎矩值；Mq—按荷載效應的準永久組合計算的彎矩，取計算區(qū)段內(nèi)的最大彎矩值；Bs—荷載效應的標準組合作用下受彎構件的短期剛度，按下式計算；e—考慮荷載長期作用對撓度增大的影響系數(shù)，按前述規(guī)定取用。注：上式為矩形、T形.倒T形和I形截面受彎構件按荷載效應的標準組合并考慮荷載長期作用影響的剛度計算公式。式中荷載長期作用下的撓度增長系數(shù)e按下式計算：&二2.0-0.4仝PD-A1s/(￡?/iq)!D鋼筋混凝土受彎構件考慮荷載長期作用對撓度增大的影響系數(shù)e是根據(jù)國內(nèi)一些單位長期試驗結果并參考國外規(guī)范的規(guī)定而給出。式中，p和卩分別為縱向受拉和受壓鋼筋的配筋率。受壓鋼筋能阻礙受壓區(qū)混凝土的徐變，混凝土壓應變越小，截面曲率就越小，相應地長期撓度也越小。上式的p'/p項就是為了反映受壓鋼筋的這一有利影響。此外，根據(jù)國內(nèi)試驗結果，翼緣在受拉區(qū)的T形截面的e值比配筋率相同的矩形截面的為大，故規(guī)范還規(guī)定，對翼緣在受拉區(qū)的t形截面，應在上式的基礎上增大20%。注：一般均為小噪試驗，且截面型式一般為T型。8.2.5考慮荷載長期作用對撓度增大的影響系數(shù)口可按下列規(guī)定取用：1鋼筋混凝土受彎構件當廠=0時，取〔心2.0;當Z時，取心16當廠為中間數(shù)值時，U按線性內(nèi)插法取用:，此處”曠=Af』例必陶片對翼緣位于受拉區(qū)的倒T形截面，6應増加20%.2預應力混凝土受彎構件,取6=2.0,撓度計算式為：f=JMMdxLBl《公路鋼筋混凝土與預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTJ023-85)。計算公式同上。為便于計算，對于公路橋梁，常遇的恒、活載比例下,M/Mk=(0.557?0.894)，取平均值為M/=0.733Mk。另外，公路橋梁鋼筋混凝土受彎構件通常不配受壓區(qū)縱向受力鋼筋或配置很少，因而可近似地取&=2.0，對于高強混凝土結構構件，當p'=0時，0=1.85?1.65之間。將以±Ml=0.733MkS3值代入公式，即可得到：C40以下混凝土時，nQ=1.7采用C40?C80混凝土時，佻=1.6?1.4，中間強度等級按直線插入取值。此即《公路鋼筋混凝土與預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTJ023)對撓度長期增長系數(shù)他的規(guī)定?！豆蜂摻罨炷僚c預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTGD62-2004)對于允許開裂的預應力混凝土受彎構件，據(jù)東南大學研究資料介紹，如潤F+腫“代人本說明公為消壓彎矩，甌"為對應于開裂預應力混凝土受彎構件的非預應力混凝土受彎構件的開裂彎矩人并根據(jù)試驗資料進行適當修正,也可得到與鋼筋混擬土構件統(tǒng)一的預應力混凝土受彎構件等效截面的抗彎剛度。但足通過對公路橋梁現(xiàn)有受彎構件的試算，按此等效剛度計算的撓度，比按驚規(guī)范計算的大得較多。因此，本規(guī)范仍慄留原規(guī)范的計算方法，只是根據(jù)多座砂應力混擬土公路橋梁的實橋試驗,將構件的剛度作適當闊整口開裂彎矩冊亦按下式計算：M煙盜(巾"癡)肌M/+（仏-別=—麗T八—&二2.0-0.4仝PD-As-（bhQ）ID=A』（E如）P和P'分別為縱向受拉和受壓鋼筋的配筋率。砒算公式同上。對于公路橋梁，常遇的恒、活載比例下，取平均值為M/Mk=0.56。公路橋梁鋼筋混凝土受彎構件通常不配受壓區(qū)縱向受力鋼筋或配置很少，因而可近似地取&=2.0，對于高強混凝土結構構件，當"=0時，0=1.85?1.65之間。將以±Ml=0.56MkS0值代入公式，即可得到：C40以下混凝土時，nQ=1.60采用C40?C80混凝土時，ne=1.45?1.35，中間強度等級按直線插入取值。此即《公路鋼筋混凝土與預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTGD62-2004)對撓度長期

增長系數(shù)n的規(guī)定。國外經(jīng)長期荷載試驗，給出接近的試驗結果，其平均值孑=1.85?2.01。美國ACI設計規(guī)范中對荷載持續(xù)超過5年的構件，其撓度和即時撓度的比值，建議計算式為2.412.41+50p'P二bhs0公路橋涵工程混凝土構件撓度驗算》：若采用短期剛度和短期效應組合下的彎矩值計算，引入撓度長期增長系數(shù)二，則長期撓度計算公式可表示為&二2.0—&二2.0—0.4邑P和P'分別為縱向受拉和受壓鋼筋的配筋率?！豆窐蛞?guī)》規(guī)定，受彎構件在使用階段的撓度應考慮荷載長期效應的影響，即按荷載短期效應組合計算的撓度值，應乘以撓度長期增長系數(shù)二。受彎構件的剛度確定后，可用結構力學公式計算構件的撓度，則使用階段的撓度驗算可表達為《美國ACI-1977年規(guī)范》根據(jù)康奈爾大學的試驗結果，將短期荷載引起的撓度乘以（1+九）得到長期撓度，貝,5=（1+x）5+5tsp式中：51——總撓度；5s——短期撓度；5p——活載引起的瞬時撓度；九一一由混凝土收縮、徐變引起的撓度增長系數(shù)，可查上圖曲線。對混凝土收縮、徐變?nèi)〗K值時：A九=2.0一1.2Agg式中，A；、Ag為混凝土受壓和受拉區(qū)鋼筋的截面積。試驗表明，受常荷載作用下的偏心受壓帶缺口混凝土試件（持續(xù)荷載近一個月），徐變將大大加快缺口處混凝土的開裂進程，加速試件的破壞?；炷料淞旱亩唐谂c長期受力性能（湖大07博）鋼筋混凝土連續(xù)箱梁的長期性能模型總長9.05m，頂板寬2.4m，連續(xù)箱梁計算寬跨比為0.542，跨高比為11.063，兩端及中間支座位置設橫隔板。本試驗主要測試連續(xù)箱梁跨中截面在持續(xù)荷載作用下的長期撓曲愛形’持荷

1006d測跨中截面撓度-時間并系如圖蠱所示°從圖&18可看山如下規(guī)律；<1）持荷10C6d時，A-A跨跨中截面的長期撓曲變形實測值為初始變形的2血?2?99借；於3跨跨中截面的長期撓曲變形實測值為初始變形的2.97^3.04借。遠里要說明的是號/跨跨中截面的初始變形較川蟲跨偏大?長期撓曲變形亦偏大;同時.每跨荷載亦存在橫向偏心，故每跨對稱位置的長期撓曲變形亦存在偏誥。（2）持荷荷載禰用前3個月的撓曲變形岌展較快.后期發(fā)展基本趨于穩(wěn)定"冬川跨跨中截面持荷2如、91d.181d.364d.72嗣實測撓曲變形分別完成100酣變形的46.6%^55+7%.60+4%>7HJ%.94.0%；從丹跨跨中截面持荷29d、91d,181d.364d-,72罰實測撓曲變形分別完成10"d變形的47.9%.53.B%.55.9%.78.7%>96.4%.@6.18持離荷載作用實測撓度變羽時理曲綻如果不考慮長期荷裁作用下連續(xù)箱梁的結構內(nèi)力重分布影響，按規(guī)范JTGD62-2004計算撓度長期增長系數(shù)為^=L759（則長期撓曲變形理論計算值為如