混凝土收缩和徐变对下承式拱梁组合桥的内力影响
摘要：混凝土的收缩、徐变及其对结构性能影响的预计和控制是十分复杂又难以获得精确答案的问题，尤其但对下承式拱梁组合体系钢桁架拱桥的收缩徐变问题研究很少。因此本文以实际工程桥梁为研究对象，分析钢管混凝土收缩和徐变对下承式拱梁组合桥内力的影响，从而得出一些有用的结论。 关键词：收缩徐变、拱圈系杆内力吊杆位移 一、收缩徐变对结构的影响。
混凝土的收缩、徐变对桥梁结构的影响表现：
（1）在钢筋混凝土、预应力混凝土等配筋构件中，随时间而变化的混凝土徐变、收缩受到内部配筋的约束将导致内力的重分布。预应力损失实际上也是预应力混凝土构件内力重分布的一种。 （2）在钢管混凝土拱桥施工和运营中，核心混凝土的收缩徐变在很大程度上影响着钢管混凝土构件的应力、变形状态，由于混凝土的收缩徐变使混凝土与钢管之间可能产生空隙，不仅破坏了混凝土与钢管的协同工作，而且使混凝土的应力松弛，钢管应力明显增大。
（3）根据文献研究结果普遍认为，混凝土的收缩徐变对拱桥的位移和截面的应力重分布影响相当大，可达到40%左右。 （4）因为核心混凝土的徐变会受到钢管的限制，所以核心混凝土的徐变变形可能会比相同条件下的普通混凝土小，另外，徐变引起的荷载重分配导致核心混凝土受荷减小，所以，核心混凝土的后
期徐变会减小，而导致钢管混凝土结构的总体徐变效应比普通混凝土结构小。
二、施工过程中收缩和徐变对拱圈的影响
本文以实际工程为例如下：sap2000实桥模型陕西航天西路长安街桥索单元22个，梁单元1846个， 节点数量2450个。 目前，我国尚无钢管混凝土拱桥的设计规范，钢管内混凝土收缩徐变的考虑与钢筋混凝土拱桥的计算方法相同。对于混凝土，通过指定龄期参数、收缩参数和徐变参数，分别确定弹性模量随着时间的变化，确定随时间的正应变的减小以及在应力作用下应变随着时间的变化。对于钢材，通过指定其松弛性能，确定在应力作用下应变随着时间的变化。施工过程中，通过模拟上、下拱圈不考虑混凝土收缩徐变和考虑收缩徐变钢管应力变化。由公式总应变=弹性应变+收缩徐变应变，来反应出收缩徐变对钢管混凝土拱桥的影响。本设计中，钢管混凝土拱梁组合桥关于跨中是对称的，故取左半边作为研究对象进行计算分析。通过整个施工过程的有限元分析，得出每一施工阶段考虑收缩徐变和未考虑收缩徐变拱肋应力值。分析其应力随着施工阶段的变化规律。
灌注拱圈混凝土开始于施工第11阶段，以施工阶段的编号为横向坐标，以其随施工阶段变化的考虑收缩徐变的应力和未考虑收缩徐变的应力为纵向坐标，如下图：
由图看出，在灌注拱圈混凝土初始阶段钢管压应力变化很小，
工程分析钢管应力变化都在1%左右。而随着施工阶段的推移，钢管应力变化逐渐增大，尤其收缩徐变使上拱圈拱顶附近钢管应力增加很多，阶段23施加二期恒载 钢管压应力增加了11%。
三、施工过程中收缩和徐变对系杆的影响 钢管混凝土刚架系杆拱中采用的系杆为预应力索。
通过整个施工过程的有限元分析，找出系杆跨中截面处的轴力，分析其轴力随着施工阶段的变化规律。
工程分析得出，考虑收缩徐变后系杆拉力增大，成桥状态时考虑收缩徐变系杆压力为5932.43kn，未考虑收缩徐变系杆压力为5756.67 kn,比未考虑收缩徐变时拉力增大了3.1%。由此看来收缩徐变对系杆的轴力影响比较大，在工程设计的时候必须精确计算收缩徐变效应，以确保安全。
四、施工过程中收缩和徐变对吊杆的影响
本工程吊杆采用平行镀锌钢丝镦头锚吊杆，为柔性吊杆。拱肋上弦管为锚固端，横梁底部为张拉端，施工分两次张拉。下图给出了成桥状态时考虑收缩徐变和未考虑收缩徐变上弦杆下吊杆吊点竖向位移图。
由图2可以看出，收缩徐变对吊杆的竖向位移影响也不小，影响最大的跨中吊杆的吊点位移由原来的向下1.16cm增加到1.34cm，增大了15%。
小结
（1）混凝土收缩徐变使得钢管拱截面最大压应力增大，平均在8%左右。在二期恒载施加阶段，上拱圈拱顶附近最大压应力增加了10.5%，拱脚和l/4处变化不大；下拱圈拱脚附近最大压应力增加了11.4%。
（2）考虑混凝土收缩徐变后系杆拉力增大，成桥状态时考虑收缩徐变比未考虑收缩徐变时系杆拉力增大了3.1%。由此看来收缩徐变对系杆的轴力影响较大。
（3）混凝土收缩徐变对吊杆拉力影响较小，整体上使吊杆拉力减小，但是在拆除满堂支架考虑收缩徐变后的拉力比不考虑收缩徐变了拉力增大了30.5%，这对于吊杆的受拉承载力是不利的。另外，收缩徐变对吊杆的竖向位移影响也不小，跨中吊杆的吊点位移在考虑和不考虑收缩徐变时增大了15%。这对本桥梁结构的影响比较大，设计工程中应予以重视。
（4）混凝土收缩徐变产生的截面应力重分布使钢与混凝土之间的应力发生了明显改变，随着时间的增长，收缩徐变使得拱肋应力不断增大，在拆除满堂支架应力增加了10%之多。
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