混凝土徐变收缩对桥梁结构的影响及对策

1、混凝土徐变收缩对桥梁结构的影响及对策摘要：针对混凝土结构产生的徐变收缩，分析了产生徐变收缩的机理，说明了 影响混凝土徐变收缩的主要因素，总结了徐变收缩对混凝土桥梁结构的影响，并 在设计阶段和施工阶段提出相应的对策减少混凝土的徐变收缩。关键词：混凝土；徐变收缩；挠度；预应力损失混凝土是人工建造成的材料，其材料的组成和含量决定了它复杂的特性。混 凝土徐变是指混凝土在荷载保持不变的情况下，变形随着时间的增长而增长的现 象。1907年，HATT第一次发现徐变，直到现在，国内外专家学者对徐变这一现 象进行了很多研究，并分析了徐变的机理。解释混凝土产生徐变机理的理论有很 多，但随着人们对混凝土材料了解的深

2、入，发现一些理论存在较多缺点和不足， 至今已很少提及。目前国际上应用比较广泛的理论有粘性流动理论、塑性流动理 论和微裂缝理论。这些理论为我们研究混凝土徐变的机理起着很大的作用。1混凝土徐变的机理及其影响因素1.1混凝土徐变的机理国内外学者曾提出了很多理论来解释混凝土徐变的机理，但迄今为止，没有 一个理论能完全解释其机理，这反映了混凝土结构复杂的材料性能。通常认为， 在应力水平比较高的情况下，混凝土结构里面的微裂缝呈不稳定状态。对应于该 状态，荷载不增加而裂缝仍可以发展，从而导致混凝土结构的变形也在增加。因 此混凝土结构在高水平应力状态下发生的徐变主要由裂缝的发展控制。在应力水 平较低的情况下，

3、骨料之间的水泥胶浆在荷载的作用下会产生塑性流动和粘性流 动。对应这个状态，混凝土的徐变是由混凝土的材料控制。1.2影响混凝土徐变的主要因素混凝土徐变收缩主要由应力的大小所控制，也同混凝土内水泥胶浆的特性有 着很大的关联。一般认为，混凝土徐变的影响因素主要表现在以下几个方面：1） 混凝土的龄期。荷载作用时混凝土的龄期越小，水泥胶浆的水化结硬程度不够完 全，混凝土的粘性和塑性越大，徐变收缩效应就越大。2）混凝土水胶比。水胶 比越大，混凝土水化硬化后内部孔隙越多，微裂纹越多，故其徐变效应会增大。 3）骨料的强度。骨料越硬，强度越高，弹性模量越大，徐变效应就越小。4）养 护条件。养护时空气的相对湿度越

4、大，徐变越小。采用蒸汽养护，有利于减少混 凝土的徐变。2徐变收缩对桥梁结构的影响及对策2.1在设计上采取措施减少徐变的不利影响实验分析表明，桥梁节点位移和内力受徐变收缩的影响很大，跨中受到的影 响最大。在设计阶段，应当采取必要措施减少徐变对跨中的不利影响。以下解决 方案可减少徐变对桥梁结构的影响：1）适当提高跨中下边缘受拉纵向钢筋的强 度和配筋率，配置较密的箍筋，提高跨中正截面和斜截面的强度，可减少混凝土 的徐变。2）适当考虑抛高和增加跨中底板合龙束，这样可以增强跨中下边缘压 应力安全储备。3）应用波形钢腹板预应力组合箱梁。波形钢腹板组合预应力箱 梁是一种新型桥梁结构型式，质量轻，能体现绿色可

5、持续发展的理念。混凝土顶 板提供抗弯承载力、钢腹板提供抗剪承载力，恰当地结合了钢、混凝土两种材料 各自的优点。同时，波形钢腹板的纵向褶皱可以减小徐变收缩和温差对结构的不 利影响。4）减小水胶比。水胶比的减小可减小混凝土水化硬化后内部的孔隙， 减小徐变。2.2节段施工过程中混凝土徐变对挠度的影响及对策加载时混凝土的龄期对徐变收缩影响较大，早期加载时，混凝土里水泥胶浆 水化程度尚未完全，强度不够，抵抗徐变收缩的能力小。根据实验和数据分析得 到，徐变收缩对桥梁结构的下挠度有密切的关联，主墩受到的影响较小，而跨中 受到的影响最大。故施工过程中，在不耽误工期的情况下，采用经济较省的良好 养护条件，增长养

6、护的时间，使混凝土的水化硬化程度提高，从而减少混凝土的 徐变。边跨、中跨进行合龙后，结构的体系将会发生变换。合龙前，结构是一个 静定结构，桥梁主体受到自重和钢束预应力。合龙后，结构变为超静定结构，结 构的内力会由于徐变收缩而急剧增加。因此，采用良好的施工方法处理合龙段尤 为关键。合龙段的施工中，可用膨胀水泥或膨胀剂配制成膨胀混凝土进行浇筑。 膨胀混凝土可产生膨胀应力，能对徐变作用进行一定的补偿，同时也可对混凝土 本身发生的收缩进行补偿，减少徐变收缩。2.3施工方法对桥梁结构挠度的影响及对策对于连续刚构桥，其为超静定结构，徐变对结构的应力和变形都较大。为了 减少该影响，应当优化施工的方法。优化的

7、原则是减少结构的超静定程度和时间。 对于施工顺序，可采用先边跨后中跨。如采用先中跨后边跨，则主体结构的超静 定次数较大，使得徐变对结构的不利影响增大。采用先边跨后中跨的施工方案可 改善截面的内力分布，减少合龙段的下挠度。对于多跨长联连续梁桥，由于多次 超静定和多次体系转换，其内力变化就更为复杂。施工时，可采用先偶数跨后奇 数跨，先边跨后中跨的方法进行合拢。实验分析表明，该方案的合龙顺序挂篮的 周转效率较高，有利于施工进度控制，也使得徐变对结构的影响减小。2.4徐变收缩引起预应力损失对抗裂性的影响及对策预应力混凝土结构由于存在预压应力，它比一般混凝土结构具有更高的抗裂 性。随着预压应力的增大，预

8、应力混凝土结构构件的抗裂性也会相应提高。但由 于混凝土徐变的作用，会使得结构构件的有效预应力比张拉控制应力要小，导致 结构的抗裂性降低。如果钢筋的强度不高，建立的预应力也不高，混凝土发生徐 变后的有效预应力就很小，导致结构的预应力效果不大。因此可采用高强度的钢 筋。施工过程中，混凝土结构龄期的长短是影响徐变收缩对预应力束应力产生变 化的主要因素。在施工过程中，如果出现不可避免的因素导致施工停止时，在这 段时间，徐变收缩不仅会对结构产生一些效应影响，还会导致预应力束的应力损 失，这些影响对桥梁结构都是不利的。因此在正常情况下，应避免停止施工的情 况发生。在每一个施工阶段完成后应养护到位，并要按照施工计划进行施工。3结论徐变是混凝土固有的属性，混凝土桥梁结构中的徐变问题是十分复杂且难以 控制的。徐变对于混凝土结构的不利影响不可忽略。现阶段，可以从设计阶段和 施工阶段来减小徐变收缩对混凝土结构的不利影响。参考文献：陈之祥.预应力混凝土应用及减少预应力损失措施J.施工技术，2009, 38（S1）： 351-354.祁义辉.大跨径T形刚构桥长束预应力沿程损失及影响效应分析D.重庆交 通大学，2018.孙全胜，张训朋.多跨长联连续梁桥合龙方案分析J.低温建筑技术，2018, 40（12）： 39-41.邹次顺，夏新桥.混凝土桥梁徐变收缩的影响及措施探讨J.河南建材，2014(02)：