混凝土桥梁长期变形的控制方法

混凝土桥梁长期变形的控制方法

摘要：桥梁的长期变形对桥梁的使用性能影响巨大，通过设计合理的结构、主梁截面、足够的预应力钢筋；正确科学的的施工方法，包括采用新型二次预应力组合结构、使用跨中顶推、临时斜拉索、跨中部分梁段采用高强轻质材料等方法来控制长期变形。另外，运营期间的车流，车重控制和及时维修也能对桥梁变形起到好的控制。

关键词：混凝土桥梁 长期变形 预应力钢筋 控制

目前，国内桥梁在长期恒载和列车活载作用下，变形随着时间不断增加，严重影响了桥梁的使用性能，甚至危及行车安全。混凝土长期变形的因素很多，主要有：混凝土的收缩、徐变；预应力钢筋的张拉和损失；施工原因；温度原因等等。

对于混凝土桥梁长期变形的控制，本文从三个阶段来分析考虑：设计阶段，施阶段工和运营阶段。

首先是设计方面，第一，由于斜裂缝、垂直裂缝，都会降低主梁刚度，使挠度变大，而挠度增加将会进一步引起梁体开裂，这两者相互影响，形成恶性循环，因此保证梁有足够的正截面强度和斜截面强度是可以有效控制桥梁的长期变形的。又因为梁的高跨比是影响主梁受力的主要参数，所以在设计阶段，适当加大高跨比，这样既可以提高桥梁的设计刚度，又可以降低梁体截面下缘的预压应力值，以此来改善长期变形的问题。第二，设计足够的普通钢筋和预应力钢筋，也可以有效增加主梁强度和刚度，亦可以防止出现纵、横向荷载及温度荷载等作用下的裂缝。第三，通过混凝土收缩徐变试验修正徐变设计参数

另外，充分利用预应力钢束的作用。首先，根据荷载平衡理论，在设计时，使预应力产生的弯矩与自重产生的弯矩相平衡，使梁体截面长期处于均匀受压状态，这样梁结构在混凝土长期收缩和徐变作用下，只会发生轴向缩短，而不会弯曲下挠。其次，为提高纵向预应力的有效性，设计时应适当增加预应力束的安全储备。

对于温度产生的变形，在设计时，我们应当优选考虑采用简支梁结构。还可以通过设隔热层、刷隔热涂层等，来减小轨道梁温差，改善结构构造。其次，尽量减小轨道梁顶部的面积，增加截面底板宽度和梁高，这对于提高截面刚度、减小温度变形是非常有效的调节措施。

对于施工，我们从施工工艺和施工质量两个方面来控制桥梁的长期变形。施工质量方面：第一，我国总体施工质量水平不高，管理欠缺，施工中经常改变了预应力束的偏心矩，难以建立足够的预应力。另外，在预应力孔道灌浆施工中，也常出现质量问题，水泥浆未充满孔洞，空隙明显。这些都将导致梁的变形增大，针对这些，我们需保持预应力管道定位平顺准确，灌浆饱满，并通过预应力孔道

摩阻试验，获得比较准确的管道摩阻系数和偏差系数。第二，在施工过程中还存在拆模过早，竖向接缝处混凝土密实度差，凿毛的深度、力度不够等情况，这都影响了竖向接缝质量，降低了主梁的整体刚度。接缝的连接导致的长期挠度增量为50%，因此在设计和施工中必须重视接缝，针对性设计。第三，适当延长混凝土加载龄期，也可以改善混凝土徐变和预应力损失对下挠的影响。

施工工艺对桥梁变形影响也很大，而且将会成为进一步研究的对象。高速铁路桥梁对徐变上拱度有着严格的限值，针对这方面，提出将新型二次预应力组合结构应用于高速铁路桥梁。这种结构需将混凝土分两次浇筑，同时预应力筋也分两次张拉，这样同时满足分散结构的预应力度和受力要求，最终使上拱变形减少。在施工时，通过跨中顶推、临时斜拉索、跨中部分梁段采用轻质材料等方法，可以减小自重引起的下挠。另外，采用预抛高的方法，即在建造期间通过设置预拱度来抵消桥梁长期下挠变形。

对于运营阶段，我们需要对已出现的裂缝及时处理，并且张拉备用预应力束对过大的下挠进行补救。在运营管理方面，我们应严格控制车辆的超速和超载现象。另外，我们要对大桥进行定期检测，并建立桥梁检测档案，密切注视桥梁的使用情况。

总之，为了桥梁的使用性能，及人们的安全，我们需要深入研究桥梁的变形控制，从设计、施工、运营方面做到桥梁使用和经济方面的双赢。

参考文献：

[1]向中富桥梁施工控制技术.北京人民交通出版社.2001

[2]石现峰，李建中，苏木标.预应力混凝土曲线梁桥分阶段施工时的力学行为分析[J].中国公路学报，1999

[3]罗许国，钟新谷，戴公连.高性能混凝土梁长期变形性能试 验研究[J].铁道科学与工程学报，2005