混凝土矮塔斜拉桥徐变效应计算分析

摘要：矮塔斜拉桥是一种斜拉桥和梁桥的协作体系，应用前景非常广阔。矮塔斜拉桥兼具连续刚构桥和斜拉桥的力学特点，若其主梁的荷载分担比例较高，则偏向连续刚构桥，下挠问题依然突出，本文以云南某矮塔斜拉桥为例，分析计算其成桥30年后徐变引起的下挠值。结果显示矮塔斜拉桥的徐变效应较连续刚构小很多，但依然不能忽视，且两种模型的计算结果差异较大，设计时选择合适的预测模型较为重要。

Abstract： Extradosed cable-stayed bridge is a collaboration system between girder bridge and gable-stayed bridge， which can be widely used. Extradosed cable-stayed bridge has the mechanical characteristics of continuous rigid frame bridge and cable stayed bridge. If the main beam with the higher load， it is partial to continuous rigid frame bridge and the problem of deflection is outstanding. This article takes extradosed cable-stayed bridge in Yunnan as an example to analyze and calculate the creep value of the bridge deflection in 30 years. The result shows that the creep effect of extradossed bridge is much smaller than that of the continuous rigid frame， but it can't be ignored. And the calculation results of the two models are quite different， so it is very important to choose the appropriate forecasting model.

关键词：矮塔斜拉桥；混凝土；徐变

Key words： extradosed cable-stayed bridge；concrete；creep

中图分类号：U448.27 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）20-0117-03

0 引言

矮塔斜拉桥亦称部分斜拉桥。1994年日本建成了世界上第一座真正意义上的矮塔斜拉桥――小田原港桥，此桥型在我国的起步比较晚，建造于2000年的芜湖长江大桥是我国第一座矮塔斜拉桥，大桥主体长372m，建造于2001年的福州漳州战备桥是国内第一座真正意义的混凝土矮塔斜拉桥。

由于矮塔斜拉桥受力符合结构的力学规律，矮塔斜拉桥也可以说是一种斜拉桥和梁桥的协作体系，具备刚柔相济的特性，填补了连续刚构桥和斜拉桥之间的过度跨径的结构形式，因此越来越受到重视，修建也越来越多，应用前景非常广阔。

目前用于混凝土徐变效应分析的数学模型非常多，所得到的计算结果往往不一致。因此，本文在计算过程中，选取了欧洲CEB-FIP90和美国ACI规范计算模型进行分析。

1 混凝土徐变基本概念

轴心受压混凝土柱体的变形（如图1所示）包括：加载时，混凝土柱体产生的瞬时弹性应变εe；加载前混凝土就产生的随时间增长的收缩应变εs；长期持续荷载作用下，混凝土柱体随时间所增加的附加应变εe，即徐变；在τ1时刻卸去荷载，混凝土柱体除瞬时恢复弹性应变εe外，还随时间恢复了一部分附加应变（滞后弹性应变）εv（滞后弹性应变），残留而不可恢复的附加应变部分为屈服应变εf。

徐变应变εc=εv+εf

总应变εb=εs+εe+（εv+εf）

通过试验得知：刚开始加载时徐变快速增长，随着加载时间的延长，徐变增长变得缓慢，数年后停止增长。结构的累计徐变变形可达到同应力下弹性变形的1.5～3倍，有时会超过3倍[1]。

目前，针对混凝土徐变机理的理论分析非常多，但至今仍未形成一套科学严谨且被受众广泛认可的理论。在众多理论中，美国混凝土学会209委员会在1972年的报告中将徐变的主要机理比较科学。该理论将徐变机理归纳为以下四种：

①在应力和吸附水层的作用下，水泥胶浆体的滑动或剪切所产生的水泥石的粘稠变形。

②在应力作用下，由于吸附水的渗流或层间水转移而导致的紧缩。

③在水泥胶凝体对骨架弹性变形的约束作用所引起的滞后弹性变形。

④由于局部发生微裂及结晶破坏以及重新结晶与新的联结而产生的永久变形。