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桥 粱 高速铁路预应力混凝土连续梁后期徐变 主要影响因素分析 盛 兴 旺 ( 1 中南 大学土木工程学 院，长沙4 1 0 0 7 5 ； 2 ，李松报 京广铁路客运专线河南有限公司 ， 郑州4 5 0 0 0 3 ) 摘要 ： 在长期荷载作用下 ， 徐 变将引起大跨 度预应力混 凝土连 续梁桥 的上拱 或下挠 。为满足现行 高速铁路 的高 平顺性要 求， 大部分均采用无砟 轨道 ， 但其可调性很 小。介绍 目前 国内外徐 变计算模 型及计 算方 法。通过 理论计 算 ， 分析混凝 土弹性模量 E 、 预应力张拉龄期 、 徐 变计算模式 、 二期恒载 铺装 时间等 因素对其后期徐 变的影 响， 得 出几条有益的建议 ， 并提 出几个仍有待于解决的问题。 关键词 ： 高速铁路 ；预应力混凝土连续粱 ；无砟轨道 ；后期徐 变；影响 因素 中图分类号 ： U 2 3 8 ； U 4 4 8 2 1 5 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 4 2 9 5 4 ( 2 0 1 3 ) l 1 0 0 4 0 0 5 An a l y s i s o n M a i n Fa c t o r s Af f e c t i n g Po s t - c o n s t r u c t i o n Cr e e p o f Co n t i nu o u s Pr e s t r e s s e d Co nc r e t e Gi r d e r o n Hi g h- s pe e d Ra i l wa y S HENG Xi n g wa n g LI S o n g b a o ( 1 S c h o o l o f C i v i l En g i n e e r i n g ，Ce n t r a l S o u t h Un i v e r s i t y ，C h a n g s h a 4 1 0 0 7 5，C h i n a ；2 He n a n C o ，L t d o f Be i j i n g Gu a n g z h o u P a s s e n g e r d e d i c a t e d L i n e ，Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 3，C h i n a ) Ab s t r a c t ：Un d e r t h e a c t i o n o f l o ng t e r m l o a d，t h e c r e e p s t r a i n t e n ds t o c a u s e t he p he n o me n o n o f u p wa r p a n d do wn wa r p o f l o n g s p a n c o n t i n u o us p r e s t r e s s e d c o n c r e t e g i r d e r Ho we v e r， i n o r de r t o me e t t h e r e q u i r e me n t o n h i g h r e g u l a r i t y p r o p e r t y o f h i g h - s pe e d r a i l wa y a t p r e s e n t ，t h e b a l l a s t l e s s t r a c k whi c h h a s l i t t l e a d j u s t a b i l i t y i s b e i n g u s e d i n mo s t o f r a i l wa y p r o j e c t s T h i s p a p e r i n t r o d u c e d t h e d o me s t i c a n d i n t e r n a t i o n a l c r e e p c a l c u l a t i o n mo d e l s a nd me t ho d s， a n d a n a l y z e d t h e f a c t o r s wh i c h wo u l d a f f e c t t h e p o s t c o n s t r u c t i o n c r e e p o f c o n t i n u o u s p r e s t r e s s e d c o n c r e t e g i r d e r ，s u c h a s t h e c o n c r e t e e l a s t i c mo d u l u s E， p r e s t r e s s t e n s i o n p e r i o d T，c a l c u l a t i ng mo d e l o f c r e e p，t h e t i me o f e x e r t i n g t h e s e c o n d p h a s e de a d l o a d， e t c On t h i s ba s i s ，t hi s pa p e r o b t a i n e d a n d p r e s e n t e d s o me us e f u l s u g g e s t i o ns ，a l s o p o i n t e d o u t s e v e r a l un r e s o l v e d i s s u e s Ke y wor ds： h i g h s p e e d r a i l wa y； c o n t i n u o us p r e s t r e s s e d c o n c r e t e g i r de r ； b a l l a s t l e s s t r a c k； p o s t c o n s t r u c t i o n c r e e p；a f f e c t i n g f a c t o r 我 国高速铁路、 客运专线和城 际铁路建设如火如 收 稿 E t 期 ： 2 0 1 30 4 0 2； 修 回日期 ： 2 0 1 3 0 42 5 作 者简 介： 盛兴旺 ( 1 9 6 6 一 ) ， 男 ， 教授， 博士生导师 。 茶 ， 预应 力混凝 土连 续 梁是 该 类 铁 路 中 大跨 度 桥 梁 的 主力结构 形式 。预应 力混 凝土 连续梁 徐变 特征 是材料 和结构特征 ， 过大的后期徐变变形将直接影 响高速铁 参考 文献 ： 1 广钟岩 ， 高慧安 铁路无缝线路 M 北京 ： 中国铁道出版社 ， 2 0 0 5 2 卢耀荣 无缝线 路研究与应用 M 北京 ： 中国铁道 出版社 ， 2 0 0 4 3 蒋金洲 ， 卢耀荣 我国客运 专线桥上无 缝线路采用 小阻力扣 件的 建议 J 铁 道建筑 ， 2 0 0 7 ( 1 1 ) ： 9 09 3 4 朱斌 客运专线跨区间无缝线路桥上钢轨伸缩调节器 的设置 J 铁 道标准设计 ， 2 0 0 6 ( S 1 ) ： 8 68 8 5 田春香 关于桥上无缝线路使用伸缩调节器的几点思考 J 铁道 建筑 ， 2 0 0 6 ( 2) ： 8 58 7 6 曾宪海 高速铁路 曲线地段长大连续梁桥无缝线路方案研究 J 40 7 8 11 1 iI I 1, 一 铁道建筑 ， 2 0 1 1 ( 4 ) ： l 一5 孙 积顺 伸缩调节 器几种 常见病 害的分析 处理 J 计 ， 2 0 0 3 ( 2 ) ： 1 3 1 5 周诗广 大跨度桥上铺设无砟轨道结构设计研究 J 计 ， 2 0 1 1 ( 3 ) ： 1 4 铁道 标准设 铁 道标准设 9 李艳 大跨度 多跨连续梁桥上无缝 线路设计方法研究 J 铁道 工 程学报 ， 2 0 0 4( S 1 ) ： 8 1 8 3 1 O王平 桥上无缝线路钢轨断缝计算方法 的研究 J 交通运输工 程 与信息学报， 2 0 0 4 ( 2 ) ： 4 75 2 铁道 标准设 计R A I L WAY S T A N D A R D D E S I G N 2 0 1 3 ( 1 1 ) 盛兴 旺 ， 李松报一高速铁路 预应力混凝土连续梁后期徐变 主要影 响因素分析 路运 营 的 平 顺 性 和 舒 适 性 ， 为 此 ， 新 建 时 速 3 0 0 3 5 0 k m客运专线铁路设计 暂行规定( 以下简称 暂 规 ) 提出了严格的后期徐变控制量 ， 而施工规范和 技术标准等又对影 响后期徐变 的相关 因素进行 了控 制 ， 如 混凝 土 的强度 、 弹性模 量要 求 。很 多设 计文 件进 一 步提 出了纵向预应力张拉 的龄期要求 ， 如节段混凝 土预应 力 张拉 时 的龄期 应 大于 1 0 d 。 由于我 国 国情和 工 期 因素影 响 ， 实 际施 工过 程 中 ， 很难 同步实 现各类 控 制指标 ， 特别是预应力 张拉龄期 的要求。着重从理论 计算 出发 ， 系统探讨混凝 土弹性模量 、 预应力 张拉龄 期 、 二期恒 载铺装 时间及徐 变计算 理论模 式对 中跨 4 81 2 5 m跨 度 范 围 内预 应力 混 凝 土 连 续 梁后 期 徐 变 变形量的影响。考虑到强度一般均能满足要求 ， 本文 不再 讨 论强 度 的影 响 。 1 混 凝 土的徐 变 特性 混凝 土 徐 变 现 象 于 2 O世 纪 初 首 次 被 H a t t 认 识 ， 而各学者对其研究并应 用到实 际则更 晚 ， 正如 美 国混凝 土学 会 第 2 0 9委员 会 1 9 8 2年 的报 告 所 指 出 的 ： 几 乎 所有 影 响混 凝 土徐 变 、 收 缩 的 因 素 ， 连 同 它们 所产生的结果本身就是随机变量 ， 它们的变异系数最 好也要达到 1 5 2 0 。一般 可将影响 因素分 为 内部和外部 ， 内部 因素主要指混凝土 的配合 比及原材 料 ， 外部因素则包括加荷龄期 、 加荷应力 、 持荷时间、 环 境相对温度和湿度 、 结构尺寸等 。在对上述影 响因 素 的研究 中 ， 各 国学 者提 出 了多 种 理 论 ： 黏 弹性 理 论 、 渗 出理论 、 黏性 流 动理论 、 塑性流 动 理论 、 微裂 缝理 论 、 内力平衡理论等 ， 但这些理论均有各 自的适用范围， 没 有 一 种理论 能 得到 满意 的解 释 。 2徐变 效应 的计 算 理论 影 响混凝 土徐 变 的 因 素 多 ， 造成 混 凝 土变 异 性 非 常大。混凝土的徐变 ， 一般采用徐变系数 ( t ， 7 - ) 和徐 变 函 数 ， ( t ， r ) 来 描述 。 目前 徐 变 系数 的计 算 表 达 式 有多种 ， 一类将其表示为一系列系数的乘积， 每一个系 数表示一个影响徐变值 的重要 因素 ； 另一类则将其表 示 为几 个性 质互 异 的分 项 系数之 和 。 根据混凝土徐变在加 载与卸载时 的特性 ， 将徐变 分 为可 恢复 徐 变和不 可恢 复 徐 变 。C E B - F I P标 准规 范 ( 1 9 7 8 ) 采用的徐变系数计算公式 ( 1 ) 即为此类模型 ( t ， ) =卢 。 ( r )+ d ( t ， )+ r ( t ， ) ( 1 ) 式中 3 ( ) 加载后 最初几天产生 的不可恢复的 变形 系 数 ； ( t ， r ) 可恢 复 的 弹 性 变 形 系 数 ， 或 徐 弹 系数 ； ，( t ， r ) 不可恢复的流变系数 ， 或徐塑系数。 铁 道 标 准 设 计RA儿 WAY S T ANDARD DES I GN 2 0 1 3( j j) 桥 梁 我 国 1 9 8 5年 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥 涵设计 规 范( J T J 0 2 3 8 5 ) ， 1 9 9 9年 铁路 桥涵 规 范 ， 2 0 0 5年铁 路桥 涵规 范 的徐 变 系数 的计算 公 式 采用 的都 是此 种模 型 。 1 9 7 8年 B a z a n t Z P提 出了 B P式 ( 2 ) 模 式 用 以 计 算徐变 函数 ， 其 徐变表达 式 由基本 徐变和 干燥徐 变 组成 J ( t ， r ， t 0 )=1 E( r )+C 0 ( t ， r )+C d ( t ， r ， t 0 )一 C p ( t ， r ， t 。 ) ( 2 ) 式 中t ， f ， f 分别 表示 干燥 龄期 、 加载 龄期 及计 算 徐变 时 的龄期 ； 1 E( ) 单位应力产生 的初始弹性应变； c 。 ( t ， r ) 单位 应力 产 生 的 基 本 ( 无 水 分 转 移 ) 徐 变 ； C ( t ， r ， t 。 ) 单位应力产生的干燥 ( 有水分转移) 徐 变 ； C 。 ( t ， ， t 。 ) 干燥以后徐变的减小值。 1 9 9 5年 B a z a n t Z P提 出 的 B 3 模 型 ( 式 3 ) 也 属 于此 类 。该模 式基 于 能 量 扩 散理 论 提 出 ， 是 目前 最 复 杂亦 是最 理论 化 的半经 验半 理论 公式 J ( t ， r ) =q 1 +C 0 ( t ， r )+C d ( t ， r ， t 0 ) ( 3 ) 式 中 q 瞬时 应变 ； C ( t ， ) r时加 载 的基本 徐变 ； C ( t ， r ， t 。 ) 时加 载 、 t 。 时 混凝 土开 始干燥 的干 燥 徐 变 。 我 国 2 0 0 4版 公 路钢 筋混 凝 土及 预应 力 混凝 土 桥 涵设计规范 ( J T G D 6 2 -2 0 0 4 ) 以及 1 9 9 0版 C E B F I P ( 1 9 9 0 ) 在徐变系数计算表达式 ( 式 4 ) 上发生了较大变 化。其并未按照上述两种方式将徐变进行分类 ， 而是采 用一个公式 ， 将混凝土徐变当做整体进行描述 咖( t ， ) ： 。 卢 ( t ， r ) =咖 J8 ( f c ) 卢 ( r ) 卢 ( t ， 7 - )( 4 ) 式 中 名义 徐变 系数 ； 咖 环境相对湿度修正系数 ； 1 3 ( f o ) 混凝土强度修正系数 ； ( r ) 加载龄期修正系数 ； ( t ， r ) 徐变 进程 时 间系数 。 类 似 于此 类 模 型 的 主要 还 有 A C I 2 0 9( 8 2 ) 模 型 、 A C I 2 0 9 ( 9 2 ) 模 型 。美 国 A C I 2 0 9委 员 会所 建 议 的徐 变 系数 表达式 是 D E B r a n s o n于 1 9 6 4年提 出 的双 曲线 幂 函数 ， 见式 ( 5 ) 。 ( t , T ) = ( 5 ) 式中 徐变系数终极值 ； B、 由试验 确 定 的 常 数 ， 美 国 A C I 2 0 9委 员 会 在 1 9 8 2年 的 报 告 中 取 B=1 0 ， d = 0 6。 41 桥 梁 盛兴旺， 李松报一高速铁路预应力混凝土连续梁后期徐变主要影响因素分析 美 国混凝 土学 会 的 C a r d n e r 和 Z h a o基于 大量 的长 期 收缩 徐变试 验数 据 ， 提 出了 G Z ( 1 9 9 3 ) 模 型 ， 其徐 变 系数表 达式 采用 了系数 乘积 的形 式 。 随后 ， C a r d n e r 和 L o c k ma n对 G- Z模 型进行 了修 改 ， 提 出了简 洁 、 便 于计 算的、 参数考虑合理的 G L 2 0 0 0模型。 以上所 介绍 的徐 变 系 数表 达 式 ， 由于 各 提 出学 者 对产生徐变变形的理论解释 、 考虑的影响参数 、 以及对 徐变 是否存 在极 限 的认 识 不 同 ， 采用 其 计 算 得 到 的结 果会 有较 大 的差 异 。其 中 ， 以铁路 0 5规 范代 表 的徐 变 系数最为保守 ， 公路 0 4规范居 中， C E B F I P( 1 9 9 0 ) 最 小 。通过试 验得 出 ， 铁 路 0 5规范 、 公 路 0 4规 范计算 得 出 的徐变 系数亦 较实 验值 大 。 3预应 力 混凝土 连续 梁徐变 效应分 析 3 1 工 程背 景 某高 速铁路 上有 很多 变截 面预应 力混凝 土连 续梁 桥 ， 均 采用 无砟 轨道 。选取 其 中典 型 的 5座 ， 跨度 布置 分别 为 ： ( 3 2 + 4 8 + 3 2 )m， ( 4 0 + 5 6 + 4 0 )m， ( 4 0 + 7 2 + 4 0 ) m， ( 4 8 + 8 0 + 4 8 )m， ( 7 5 + 1 2 5 + 7 5 )m。 中跨 1 2 5 r n连续 梁采用 C 6 0混凝土 ， 其余 4座均采用 C 5 0混凝土。均 系三 向预 应力体 系 ， 从 2个 中墩 开始 ， 采用挂 篮对 称悬 臂浇 筑施 工 。设 直 线段 、 边 跨 合 龙 段 、 中跨 合龙 段 ， 先 合龙 边跨 再合龙 中跨 。 3 2 因素影 响分析 根据前述内容， 考虑以下 5种徐变系数计算模式。 模式 一 ： 公 路 8 5规 范 附录 四计 算 模 式 ， 也 是 目前铁 路 0 5规范推荐的计算模式 ； 模 式二 ： 老化理论； 模式三 ： 公路 8 5规范附录四计算模式 ， 徐变规律计算 ( 一) ， 不 同拟合曲线； 模式四： 公路 8 5规范附录四计算( 二) 中 简化计 算 模 式 ； 模 式 五 ： 公 路 0 4规 范 附 录 F计 算 ， 即 C E B F I P ( 1 9 9 0 ) 中推荐的计算公式。计算采用直线形 桥梁平面杆系有限元程序 ， 建立上述 5座桥的全桥模 型 。从 参 量 ： 混凝 土 弹性 模 量 、 预 应 力 张 拉 龄 期 、 二期 恒载铺 装 时间及 徐变计 算理 论模 式分析 其对 桥梁 后期 徐变 ( 后 期 徐变 指从 二 期恒 载 铺装 完毕 累计 施 工第 l 5 0 0 d 期 间 发 生 的徐 变 ) 的影 响 。 考 虑 文 章 篇 幅， 均只提取具有代表性的中跨跨 中截面相关数据 。 3 2 1 弹 性模 量 E的影 响 徐 变系数计 算表达 式采用模 式一 ， 混凝 土龄期 7 d ， 弹性 模量 设计值 E= 3 5 5 1 0 MP a ， 改变混 凝 土弹 性模 量 E， 变化 范 围为设 计 值 的 8 0 1 2 0 ， 以 5 为级差 。分析的具体结果见表 1和图 1 。 由表 1 及 图 1得 出 ： ( 1 ) 随混 凝 土 弹 性 模 量 E增 大， 不管梁上拱或下挠 ， 后期徐变值变小 ； ( 2 ) 中跨小 于 8 0 i n的连续梁 ， 后期徐变值 最大最小差值在 3 m m 以内， 且其值能满足 暂规 中关于后期徐变值 的规 表 1 混凝土弹性模量 E对后期徐变 影响 c m 注 ： 梁上拱为正值 ， 下挠为负值。 1 O 0 5 0 趔 ms 1 0 1 5 图 1 一 A 一 u u j +48m +56m +72m 8Om +1 2 5m 混凝土弹性模量 E对后期徐变影响 定 ； ( 3 ) 中跨 为 1 2 5 m 的连 续 梁 ， 在 设 计 状 态 下 ， 后 期 徐变值能达到一 8 2 4 m m， 弹性模量 E的变化对其影响 较大 ， 在 0 8 E时 ， 后期徐变值为一 1 3 1 4 mm， 将不能满 足 暂规 第 6 4 3条第 4款无 砟桥 梁梁后期 徐变的 限值要 求 。 3 2 2 预应 力张拉 龄期 T变 化的 影响 徐变系数计算表达式采用模式一 ， 弹性模量设计 值 E= 3 5 5 1 0 MP a ， 以龄期作为变化量 ， 预应力张拉 龄期变 化范 围为 41 0 d ， 以 1 d为 级 差 ， 对 应 的 标 准 节 段施 工周期 为 61 2 d 。 表 2预应 力张拉龄期 T对后期徐变影响 r d 中跨跨度 4 8 in 5 6 Il l 7 2 m 8 0 i n 1 2 5 Il l 4 0 0 7 2 5 0 0 6 5 6 0 0 6 0 7 O O 5 5 8 0 0 4 9 9 0 0 4 4 1 0 0 0 3 9 最大一 最小0 0 3 3 0 3 4 6 0 3 3 3 0 3 2 2 O 3 l l O 3 01 O 2 8 9 0 2 7 9 0 0 6 7 O 5 8 9 O 5 6 7 0 5 46 O 5 2 5 O 5 05 0 4 8 5 0 4 6 6 0 1 2 3 0 8 6 0 0 8 4 7 0 8 3 5 0 8 2 4 一 O 8l 4 0 8 0 6 一 O 8 0 O 0 0 6 0 注 ： 柒 上 拱 为 正僵 ，F挠 为 负 值 。 由表 2及 图 2得 出 ： ( 1 ) 随着 预应 力张 拉龄期 r 增 大 ， 后期徐变值变小 。( 2 ) 预应力张拉龄期 由 4 d变 化 至 1 0 d时 ， 对 于上述 5座 桥 梁 的后 期 徐 变绝 对 值 影 响不大 ， 最大最小差值均在 2 m m 以内， 且均满足 暂 规 要求。此分析结论与文献 1 3 的第 4部分 基本 一 致 。 4 2 铁道标准设计R A I L W AY S T A ND A R D D E S I G N 2 0 1 3( j ) 盯 鲫 弛 7 1 l 1 1 1 1 l n 加 加 加 加 盛 兴旺 ， 李松报一高速铁路 预应力混凝土连续梁后期徐变主要影 响因素分 析 一 、 一 - - * * 4 5 6 7 8 9 1 ,o 张拉龄期r ， d 预应 力张拉龄期 r 对后期徐变影 响 3 2 3不 同徐 变计 算模 式 的影 响 考 虑徐 变计算 模式 的影 响时 ， 弹性模 量设 计值 E= 3 5 5 1 0 M P a ， 混凝土龄期为 7 d ， 徐变计算模式采 用 前述 的 5种方 法 ， 分析 对后 期 收缩 徐变值 的影 响 。 由表 3及 图 3可 得 ： ( 1 ) 采 用 不 同 的 徐 变 系 数 计 算 表达 式 ， 所得 到 的后期 徐 变值 差 异 较 大 ； ( 2 ) 中跨 小 于 8 0 I n的连续梁 ， 后期徐变最大最小差值一般在 2 8 m m。对于中跨为 1 2 5 r n的特大跨度连续梁 ， 其差值 甚至可以达到 2 1 mm； ( 3 ) 铁路 0 5规范计算得到 的后 期 徐变 值较 公路 0 4规范保 守 。 表 3 徐变计算模式对 后期 徐变影响 c m 注 ： 梁上拱为正值 ， 下挠为负值 。 一 一 l= =一 _ _一王 3 2 4二期 恒载 铺 装 时间影 响 徐 变 系 数 计 算 表 达 式 采 用 模 式 一 ， 混 凝 土 龄 期 7 d ， 弹性 模 量 设 计值 E=3 5 5 1 0 MP a 。在 主梁 合 龙 张拉后期预应力束后 ， 考虑线路铺装( 二期恒载) 的上 荷时间 ， 将该时间设置为参数 ， 变化范围为 3 0 9 0 d ， 以 1 0 d为级 差 。 由表 4及图 4可 以得 出： ( 1 ) 随着铺设二期恒 载 的时间推迟 ， 不管上拱或下挠值 ， 后期徐变值均减小 ； ( 2 ) 增 加上 荷龄 期 ， 让徐 变 在 轨 道铺 设 前 尽 量 多发 生 ， 以有利于后期线路的平顺性 ； ( 3 ) 不管对 于小跨度 或 大跨 度 预应力 连续 梁 ， 二 期 恒 载 铺 设 时 间 对 后 期徐 变 的影 响 均 很 大 ， 相 对 于 3 0 d铺 设 二 期 恒 载 ， 9 0 d铺 设 铁 道 标 准 设 计RAI LWAY S T ANDARD DES I G N 2 0 1 3( J) 桥 梁 二期恒载能使后期徐 变显著下降 4 0 5 0 。此分 析结论与文献 1 3 的第 4部分基本一致。 表 4二期恒载铺装时间对后期徐变影响 一 铺装时间 中跨跨度 3 0 d 4 0 d 5 0 d 6 0 d 7 0 d 8 0 d 9 0 d 最大一 最小 0 0 9 8 0 0 7 4 0 0 5 5 0 0 3 7 O O 2 1 0 0 0 7 0 0 0 6 0 1 0 4 0 3 7 O 0 3 4 0 O 3 1 1 0 2 8 6 0 2 6 3 O 2 4 2 0 2 2 2 O 1 4 8 0 2 6 5 0 2 4 8 0 2 2 9 0 2 0 8 0 1 8 3 一 O 1 5 5 一O 1 2 2 O 1 4 3 0 6 4 7 0 58 2 0 5 2 5 0 4 7 5 0 4 2 9 O 3 8 8 0 3 51 0 2 9 6 0 8 O1 0 7 5 6 0 7 0 7 一 O 6 5 0 0 5 8 5 0 5 11 0 4 2 6 0 3 7 5 注 ： 梁上拱为正值 ， 下挠为负值 。 昌 理 性 鲢 一 。 ： ： ： 一3 0 0 挚 舶 一 t 一一 ： ! 三 旦 一 _ +48 m +56m 一72m 忤 毽 Qm +l 2 5 m 二期恒载铺装时 间对后期徐变影 响 实 际工 程 中 ， 特别 是 预应力 混凝 土桥 梁工 程 ， 由于 混 凝土 收缩 徐变 引起 的变 形 占结 构 总变 形 量 较 大 ， 且 随着 时间 的发展 变形 不 断 增 大 ， 由此 对 结 构造 成 的影 响不容 忽视 。在 结构 设 计 及 施 工 中 ， 应 选取 与实 际 状 况 相 吻合 的徐变 理论 计 算 模 式 ， 以便对 混凝 土 的收 缩 徐 变准 确预 估 。在实 际施 工 中 ， 尽量 采取 有利 措施 ， 保 证 收缩 徐变 的影 响 因子朝 着有利 于 结构 承载 的方 向发 展。同时 ， 对于特大跨度的预应力混凝土桥梁 ， 应建立 完 善 的运 营阶段 监测 体 系 ， 对 实 际 桥 梁 结构 进 行 长 期 的变形观测 ， 为完善徐变计算理论和提高高铁建设水 平 积 累资料 。 4存 在 的 问题 与 建议 4 1 建议 鉴 于高 速铁 路 、 客运 专 线 铁 路 对 轨 道平 顺 性 的要 求 ， 考 虑到 大跨度 预 应力 混 凝 土 桥 梁混 凝 土徐 变 特 征 和 减小 运营 期轨 道维 护 量 等 因素 ， 对该 类结 构 提 出严 格的后期徐变量要求。对此， 在施工过程中， 施工规范 或设计图纸中进一步提出了一些具体措施 以求降低工 后徐变量。具体措施从如下 3个方面入手 ： 混凝土 强度； 混凝土弹性模量 ； 预应力张拉龄期。 考虑我国铁路建设 的实际情况 ， 在各铁路建设项 目中 ， 往 往会 出 现设计 中要 求 延 长 预应 力 张拉 龄期 和 实际建设工期之间的冲突和矛盾 。 根据本文分析， 可得出以下结论。 ( 1 ) 弹性模 量对大跨 度桥梁 的后期徐变影 响很 4 3 m m m m 船 一 8 6 4 2 0 2 4 6 8 O 2 0 0 0 0 加 图 目 靼 8 6 4 2 O 2 4 6 8 O 4 0 0 0 0 加 c 图 桥 梁 盛兴旺， 李松报一高速铁路预应力混凝土连续梁后期徐变主要影响因素分析 大， 提高弹模能显著改善大跨度桥梁 的后 期徐变值。 因此 预应 力混凝 土连 续 梁 预 应力 张拉 时 ， 混 凝 土 的强 度和弹性模量必须百分之百达到设计值要求。 ( 2 ) 理 论 上 适 当 延 长 预 应 力 张 拉 时 的 混 凝 土 龄 期 ， 将有利于减小混凝土 的收缩徐变量。但计算表明 张 拉预 应力 时 的混 凝 土 龄期 tr从 4 d变化 到 1 0 d ( 即 标 准节 段工 期从 6 d变化 到 1 2 d ) ， 对 应 的徐 变量 最 大 差异值很小 ， 均在毫米级内， 其 中后期徐变量差异最大 值 约 2 m m左 右 。也 就是 说 ， 张 拉 预 应 力 时 的 混 凝 土 龄 期 从 4 d变 化 到 1 0 d ， 工 后 徐 变量 虽 有 减 小 的趋 势 ， 但总的变化量不显著 ， 施工 中可 以合理 地进行调 整， 建议不要低于 4 d 。由此引起的微小高程差亦可在 线路铺 装 中消 除 。 ( 3 ) 关于徐变理论 ， 一方面徐变 的影 响因素较多 且复 杂 ， 另一方 面 ， 不 同 的徐变计 算理论 值存 在较 大 的 差异 ， 建议 有选 择性 地 选择 部 分 代 表性 桥 梁 对 实 际桥 梁结 构进 行长 期 的变 形观 测 ， 积 累经验 和数 据 。 ( 4 ) 关 于 线路 铺 装 时 间 ， 适 当延 长 大 桥 合 龙 至线 路铺装时间间隔， 可显著减小后期徐变。但施工中若 设计状态下的工后徐变值不是很大， 施工中可合理调 整 二期恒 载铺 设 时间 ， 建 议不要 低 于 6 0 d 。 4 2存 在 的问题 经 过在背 景工 程 中 的观 测 实践 ， 认 为 高速 铁 路 预 应力混凝土梁设计及建设 中存在以下问题 ， 值得进一 步 探索 。 4 2 1 完善徐变 系数计算公式 国 内外 有研究 表 明 ， 除 了环境 和施工 工艺 的影 响 ， 预应力 混凝 土梁徐 变 的影 响因素 还包括 ： 混凝 土种 类 、 预 应力 的张拉 方 式 、 截 面配 筋 、 预应 力 钢 筋 松 弛 以 及截面的上下缘应力差 ， 但现行规范 中的计算公式 还 未包 括此类 影 响 因素 。 应建 立 实 测 数据 库 ， 统 计 分 析各类因素的影响 ， 完善规范中的计算公式。 4 2 2预 拱度设 置 问题 按照桥 梁设 计规 范 ， 大 跨 度 预应 力 混 凝 土连 续 梁 桥施 工 中应 设置 预拱度 ， 预拱 度包 括如 下 3部 分 ： 恒载 预拱 顶 、 活 载 预 拱 度 ( 为 静 活 载 的 一半 ) 和 挂 篮 变 形 ， 其 中恒载预拱度和挂篮变形往往在施工 中挂篮立模时 就考 虑并 实施 ， 而活 载预 拱 度 必 须在 主梁 悬 臂施 工 和 线路铺轨 2个工序中同步考虑 ， 方可实现准确的预留。 据调查 ， 对于悬臂施工的连续梁 ， 即使悬臂浇筑施 工中考虑了活载预拱度 ， 但铺轨时往往直接按线路高 程直 接铺设 ， 而 未考 虑活 载预拱 度 ， 这 就造 成施 工与设 计规范的不吻合。 目前 主流 的 施 工 工 艺 是 铺 轨 中不 考 虑 活 载 预拱 度 ， 而 如果 铺轨 时要 不考 虑活 载预拱 度 ， 则 必须 进一 步 落实 以下 问题 。 ( 1 ) 活载 预 拱 度 线 形 问题 。 目前 公 路 、 铁 路 桥 梁 中大量 采用 的是二 次抛 物线 。 ( 2 ) 中跨 与边跨 之 间线 形 如何 过 渡 问题 。显 然 对 于单跨结构 ， 采用二次抛物线设置预拱度线形是合适 的， 但是铁路 的轨道是连续的， 若相邻跨均按二次抛物 线设置， 则在墩顶上必然形成折角 ， 显然与线路的平顺 度要求 不符 。 ( 3 ) 大跨度预应力混凝土连续梁桥与邻跨的标准 梁 或路基 的连接 问题 。 4 2 3 后 期徐 变处 理 问题 后期 徐变 由于其 在 线 路铺 装 完 成 后 发生 ， 且 其 发 生的时间历程很长 ， 对线路的平顺性存在较大的影响。 施 工 中 ， 往往将 其视 为恒 载变形考 虑 至恒载 预拱 度 中 ， 而实质上线路铺装时该徐变变形量尚未发生。则产生 两类 问题 ： ( 1 ) 若线 路铺装 中不 考虑 该部 分 变 形 ， 则 徐 变发生 后 ( 2 3年 后 ) ， 由于 后 期徐 变 的影 响 ， 轨 道线 型将呈曲线状 ； ( 2 ) 若铺装 中予以考虑 ， 则线路开通前 期轨顶 呈 曲线状 ， 需等 到后期 徐变 全部发 生完成 ， 轨 顶 线形理 论上方 能 达到设计 线形 。 以 上 问 题 有 待 进 一 步 研 究 ， 并 制 定 详 细 的 实 施 细则 。 参 考文献 ： 1 中华人民共 和国铁道部 高速铁路设计规范 ( 试行 ) S 北京 ： 中 国铁道出版社 ， 2 0 1 0 2 B a z a n t Z P P r e d i c t i o n o f c o n c r e t e c r e e p a n d s h r i n k a g e： p a s t ， p r e s e n t a n d f u t u r e J N u c l e a r E n g i n e e r i n g a n d D e s i g n ， 2 0 0 1 ， 2 0 3： 2 73 8 3 项海帆 高等桥梁结构理论 M j E 京 ： 人 民交通 出版社 ， 2 0 0 1 4 惠荣炎 ， 黄国兴， 易冰若 混凝土的徐变 M北京 ： 中国铁 道出版 社 ， 1 9 8 8 5 中华人 民共和 国交通 部 J T J 0 2 3 -8 5 公 路钢筋混凝 土及预应 力 混凝土桥涵设计规 范 S 北京 ： 人民交通 出版社 ， 1 9 8 5 6 中华人 民共 和 国铁道 部 T B I O 0 0 2 3 9 9 铁 路桥涵 钢筋混凝 土 和预应力混凝土结构设计规范 S 北京 ： 中国铁道出版社 ， 1 9 9 9 7 中华人 民共 和国铁道 部 T B I O 0 0 2 3 2 0 0 5 铁路桥 涵钢筋 混凝 土和预 应 力 混 凝 土结 构 设 计 规 范 S 北 京 ： 中 国铁 道 出 版 社 ， 2 0 0 5 8 B a z a n t Z P ，M u r p h y W P C r e e p a n d s h r i n k a g e p r e d i c t i o n m o d e l f o r a n a l y s i s a n d d e s i g n o f c o n c r e t e s t r u c t u r e s m o d e l B 3 J Ma t e r i a l s a n d S t r u c t u r e s ， 1 9 9 5 ， 2 8 ( 1 8 0 ) ： 3 5 73 6 5 9 中华人 民共和 国交 通部 J T G D 6 2 -2 0 0 4 公路钢 筋混凝 土及预 应力混凝土桥涵设计规范 S 北京 ： 人民交通出版社 ， 2 0 0 4 1 0何义斌 大跨度无 砟轨道 连续梁 桥后期 徐变形研 究 J 铁道学 报 ， 2 0 0 8 ， 3 0 ( 4 ) ： 1 2 01 2 4 1 1 胡狄， 陈政清 预应力混凝土桥梁收缩 与徐变变形 试验研究 f J 土木工程学报 ， 2 0 0 3， 3 6 ( 8 )： 7 98 5 1 2 刘建瑞 ， 陈良江 无砟轨道预应力t 昆凝 土梁设计研 究 J 铁道标 准设计 ， 2 0 0 1 ， 2 1 ( 9 ) ： 1 01 2 1 3 徐升桥 高速 铁路 常用跨 度桥 梁技术 J 桥梁 建设 ， 2 0 1 0( 2) ： 6 2 65 4 4 铁道 标准设计R A I LW AY S T A N D A R D D E S I G N 2 0 1 3 ( j j )