配筋混凝土箱梁长期受力性能的比拟杆分析.pdf

第 3 4卷第 8 期 2 0 1 2年 8月 铁 道 学 报 J OURNM OF THE CHI NA RAI LW AY S OCI ETY Vo 1 34 NO 8 Au gus t 20 12 文章 编 号 ： 1 0 0 1 8 3 6 0 ( 2 0 1 2 ) 0 8 0 0 8 7 0 7 配筋混凝土箱梁长期受力性能的比拟杆分析 方 志 ，伍琼 芳 ，曹 国辉。 ( 1 湖南大学 土木工程 学院 ，湖南 长沙4 1 0 0 8 2 ；2 南华 大学 城市建设学 院，湖南衡阳4 2 1 0 0 1 ； 3 湖南城市学院 土木 工程学院 ，湖南 益阳4 1 3 0 0 0 ) 摘要 ： 为使配筋混凝土箱梁长期受力性 能的分析趋于简便 ， 将线 弹性匀质箱 梁短期 弯 曲性 能分析 的 比拟 杆法 推广应用 于其 长期受力性能的分析 。引入按龄期调整 的有效 弹性模 量来考虑箱梁混凝土徐变 的影 响 ， 基 于换算 截面 的原 理来考 虑箱 梁配筋的影响 ， 建立能综合 考虑箱梁受力特征和配筋影 响的混凝 土箱 梁长期受力性 能分析 的比拟杆 法。对一 根预应力混凝土模型箱梁进行长达 1 0 0 1 d的徐变试验 ， 并用其结果对所提方 法的适用性 进行 验证 。结果表 明 ： 混凝土箱梁 长期 受力性 能 的 比拟 杆 法计 算结 果 与试验 结 果之 间吻合 较 好。与试 验 值相 比， t 。 l O 0 1 d时段 内箱梁顶板混 凝 土压应 变 的计算 值 相差 7 1 1 、 跨 中截 面 长期 挠 曲变 形 的计算 结 果 相差 9 1 7 。随着持荷时间的增长 ， 箱梁顶板的剪力滞系数逐渐减小 ， 持荷 1 0 0 1 d后剪力滞 系数减小 了 7 1 。 关键 词 ：混凝 土 ；箱梁 ；徐 变 ；比拟杆法 ；换算截面 中图分类号 ： U4 4 1 文献标志码 ： A d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 1 8 3 6 0 2 0 1 2 0 8 0 1 4 Ba r S i m u l a t i o n M e t h o d f o r An a l y s i s o n Lo ng - t e r m Be ha v i o r o f Re i nf o r c e d Co n c r e t e Bo x Gi r d e r F ANG Z h i ，W U Qi o n g f a n g ，C AO Gu o h u i 。 ( 1 Co l l e g e o f Ci v i l En gi n e e r i n g， Hu n a n Un i v e r s i t y， Ch a n g s ha 4 1 0 0 8 2 ，Ch i n a ； 2 Sc h o o l o f Ur b a n Co n s t r u c t i o n Na n hu a Un i v e r s i t y H e n g y a n g 4 21 0 01 ， Ch i na ； 3 Co l l e g e o f Ci v i l Eng i n e e r i n g， H u n a n Ci t y U n i v e r s i t y， Yi y a n g 4 1 3 0 0 0 ， Chi n a ) Ab s t r a c t ： I n o r d e r t o d e v e l o p a s i mp l e me t h o d t o d e t e r mi n e t h e l o n g t e r m b e h a v i o r o f t h e r e i n f o r c e d c o n c r e t e b ox g i r de r s t r u c t u r e wi t h t h e s he a r l a g e f f e c t of box gi r d e r i nv ol v e d，a ne w ba r s i mul a t i on me t h od wa s p r e s e n t e d i n wh i c h t h e Ag e a d j u s t e d Ef f e c t i v e Mo d u l u s wa s u s e d t o c o n s i d e r t h e e f f e c t s o f c o n c r e t e c r e e p a n d t h e p r i n c i pl e o f t r a ns f o r m e d s e c t i o n wa s u s e d t o c on s i d e r t he e f f e c t s o f r e i nf or c e m e n t The r e s u l t s o f t he me t ho d we r e t e s t i f i e d by t h e l on g t e r m pe r f o r ma nc e t e s t o f a pr e s t r e s s e d c o nc r e t e s i m pl y s up po r t e d box gi r d e r u nd e r S US t a i ne d l o a d i ng o f 1 0 01 d The r e s u l t s s ho w a s f o l l o w s ： The d e v e l o pe d m e t ho d c a n gi ve a r e a s o na bl e pr e d i c t i o n t o t he c r e e p r e po ns e o f t he c o nc r e t e bo x gi r d e r ； c om p a r e d wi t h t he m e a s u r e d v a l ue s ，t he p r e di c t e d c o m pr e s s i v e s t r a i n i n t h e t o p p l a t e a n d t he l o ng t e r m d e f l e c t i on a t t he mi d s p a n o f t he t e s t e d bo x gi r d e r i s o f e r r or r a ng e of ( 7 11 ) a nd ( 9 1 7) r e s pe c t i v e l y； t he s he a r l a g c oe f f i c i e n t o f t h e t o p p l a t e o f t he b ox gi r d e r r e d uc e s g r a du a l l y i n e x t e n s i on O f t he s u s t a i n e d l o a di n g pe r i od a nd t i l l by 7 1 a f t e r lO 0 1 d Ke y wo r d s： c o nc r e t e； b ox g i r d e r ； c r e e p； b a r s i m ul a t i on me t h od；t r a ns f o r m e d s e c t i o n 徐变和剪力滞都是混凝土箱梁设计不可回避的重 要 问题 ， 将 两者 综合 考虑 进行 耦合 分 析 ， 即本文 所做 的 考虑剪力滞影响的徐变效应分析 ， 目前 国内外 的研究 极少 。文献 1 通过折板理论分析了箱梁剪力滞对徐 收稿 日期 ： 2 0 l 1 O 3 2 3 ； 修 回 日期 ： 2 0 1 2 - 0 2 0 4 基金项 目： 国家 自然科学基金 ( 5 1 0 7 8 1 3 4 ) 作者简 介： 方志 ( 1 9 6 3 一) ， 男 ， 湖北黄冈人 ， 教授 ， 博士。 E ma i l ： f a ng z h i h nu e d u c n 变 的影 响 ， 指 出剪力 滞 增 大 了 截 面最 大 正 应 力 并 引起 应 力重 分 布 ， 从 而 导 致 梁 体 徐 变 变 形 增 大 3 3 以上 。 文献E 2 通过有限元方法 ， 分析 了先简支后连续 的箱 梁 ， 结论是 ： 与梁弯曲理论相 比， 剪力滞 的影响显著地 增大了施工中体系转换引起 的应力变化 ， 变形 的增加 量达到 5 O 左右 。文献 3 2 通过编制钢筋混凝土薄壁 箱 梁徐 变 分析 的有 限 元程 序 ， 分 析 比较 了混 凝 土 收 缩 8 8 铁 道 学 报 第 3 4卷 徐 变对 箱梁 结构 内力 及 变 形 的影 响 ， 并 用 试 验 结果 进 行了对 比分析 ， 结果表明： 随着持荷时间的增长 ， 混凝 土收缩徐变作用使箱梁 的剪力滞 系数逐渐减小 ， 持荷 1 年后剪力滞系数减小 1 2 1 3 。文献 4 提出了预应 力 混凝 土简 支箱 梁 时效 分 析理 论 ， 综 合 考 虑 了梁 体 中 混凝土收缩徐变 、 普通钢筋和预应力筋 的截面配筋率 及布置、 预应力筋松弛及箱梁剪力滞等因素的影响 ， 运 用 能 量变 分 法 结 合 截 面 内力 平 衡 方 程 和 变 形 协 调 条 件， 推导出了一套解析计算公式 ， 并与有限元计算结果 进行 对 比 ， 结果 表 明 ： 剪 力 滞 影 响 可使 混 凝 土 收缩 、 徐 变 引起 的 预应 力 混 凝 土箱 梁 长期 上 拱 度增 大 4 0 6 O 。 文献 1 2 ， 4 中均为理论分 析， 缺乏试验 的验证 ， 文献 3 虽有试验结果的验证 ， 但是有限元程序的计算 较为复杂 ， 使用不便。因此 ， 在混凝土箱梁考虑剪力滞 影响的徐变效应分析方 面， 如能建立一种简单可行的 分析方法将具有价值 。 比拟 杆分 析法作 为一 种 较 简 明 的分 析 方 法 ， 广 泛 应用 于薄壁 箱 梁剪 力 滞 的计算 中 ， 但 目前 比拟 杆 法 主要应用于箱梁短期持荷下弹性阶段的剪力滞计算 ， 且未考虑配筋的影响。本文引入按龄期调整的弹性模 量考虑混凝土徐变的影响， 基于换算截面的原理考虑 配筋 的影响， 建立综合考虑混凝土徐变及配筋影响的 比拟杆计 算方 法 ， 并 以试 验结 果进 行对 比分析 。 1 分析方法 1 1 徐 变 系数 采 用美 国 AC I 2 0 9 R 一 9 2 l_ 6 徐 变 模 型 ， 其 徐 变 系数 的计算 表达 式如下 ) 一 器 ) ( 1 ) 式 中： t 。 为加载 时混凝土龄期 ； ( t t 。 ) 为加载持续 时 间 ； 9 ( o o ， t 。 ) 为徐 变系 数终值 ， 且 ( O O ， t 0 ) 一 2 3 5 y l y 7 h ， ) ， ) ， (2) 式 中 ： ) ， 。 为加 载 龄期 校 正 系 数 ； y 为环 境 相 对 湿 度 校 正系数； y 为构件厚度校正系数； y 为坍落度校正系 数 ； y 为细集料含量校正系数 ； y 为空气含量校正系 数 。 1 2 按龄 期调 整 的有效 弹模 法 按龄期调整有效 弹模法 就是用老化系数 ( Ag i n g C o n f f i c i e n t ) z ( t ， t 。 ) 来考虑? 昆 凝土老化对最终徐变值 的影 响 ， 其 表 达式 为 e ( t , t o 一 + 式 中 ： E ； ( ， t 。 ) 为有 效 弹 性模 量 ； - c ( t ， t 。 ) 为 按 龄 期 调 整 的有 效 弹性模 量 ， 且 ( t , t o 4) F 式 中 ： E 为 昆 凝 土 的短 期 弹性 模 量 ； 3 ( t ， t 。 ) 为 老化 系 数 ， 其 值 通 常 在 0 6 0 9范 围 内 变 化 ， 一 般 可 取 0 8 2 ： 。 1 3 截面 换算 面积 按 龄期 调整 的换算 截 面面积 为 A A + O t ( ， t o ) A。 (6 ) 式 中 ： a ( ， t 。 ) 为 t 时刻钢 筋与混 凝 土的弹 性模 量 之 比 ； A。 为混凝土截面面积 ； A 为钢筋截面面积 ， 且 F a ( t , to 赢 ) 式 中 ： E 。 为钢筋 弹性模 量 。 1 4 长 期受 力性能 的 比拟杆分 析 1 4 1 基本假 定 分析 时采 用 的基 本假 定如 下 ： ( 1 )将箱 梁看 作理 想化 的加 劲杆 与 等效 薄 板 的组 合体系 ， 理想化的加劲杆仅承受轴力， 而等效薄板仅传 递剪力。 ( 2 )作用在箱梁任意截面上 的垂直剪力完全由腹 板承受 ， 并且均匀分布于腹板面积上。 ( 3 )钢 筋与 其 周 围混 凝 土完 全 黏 结 ， 不存 在 相 对 滑 移 。 1 4 2 确定 加劲 杆面 积 将配筋混凝土箱梁分为素混凝土和钢筋两部分 ， 分别计算相应的比拟杆面积， 素混凝土和钢筋分别等 效 为上 、 下各 3根 理 想 化 的加 劲 杆 。采 用 三 杆 比拟法 分析梯形截面箱梁时， 箱梁混凝土的三杆 比拟示意见 图 1 。 若 已B B， 贝 0 B一 B， 一1 若 B 1 B， 则 Be l B， 1 1 图 1 箱梁混凝土的三杆 比拟示意图 通过计算推导混凝土的上 、 下加劲杆面积如下 ： 顶板 边 杆 面 积A lc =：= a lc t 砉 + B il l 中杆 面积A 一2 B c t (8 ) ( 9 ) 1 一 一 r 第 8期 配筋混凝土箱梁长期受力性 能的 比拟杆分析8 9 底 板 边杆 面积A P m一 + 1 B 。 ( 1 0 ) 中杆 面积A c 一 B t ( 1 1 ) 其 中 一 吉 差+ 去c 孝 z t 一 百 十 一 么 t 壶瞪 + 丽 + O 2 C = = =吉 差+ c 警 一 百 ： 十 一 壶曼 + + 式 中 ： Z 、 Z b 、 t 、 t t B、 h d d 2分 别 为 图 1 所 示 截 面的各 部分 尺寸 ； 系 数 、 岛、 见 图 1 。 继 而推 导箱 梁 中钢筋 的加 劲杆 面积 。基 于换 算截 面法 的基本 原理 ， 根 据 钢筋 位 置 处 钢 筋 和 混 凝 土应 变 相等的原则 ， 先把箱梁体内配置 的有粘结筋换算成等 效的混凝土条带 ， 再等效为相应部分的加劲杆面积 以 考 虑钢 筋 的影 响 。 对于图 2所示 的配筋情形 ， 将纵向钢筋换算成为 相应 的混凝 土条 带如 下 ( ， t 。 ) 一1 A s = - a d ( 1 2 ) ( ， t 。 ) 一1 As = = = b d 2 ( 1 3 ) ( ， t o ) 一1 As w d 2 d s ( 1 4 ) 式中： A 为箱梁顶板钢筋 面积 ； A。为箱 梁底 板钢筋 面积 ； As w 为箱梁单边腹板钢筋面积 ； a ( f ， t 。 ) 为 t 时刻 钢筋 与混 凝 土的 弹性 模 量 比 ； n 、 b 、 d 、 d 。 、 d 。 、 分 别 为 图 2所 示截 面各 部分 尺 寸 。 图 2 钢筋换算 面积 同样按照比拟杆 的等效原则 ， 可将 由钢筋换算 的 混凝土条带等效为相应 比拟杆面积， 即可得到不 同的 持荷时刻考虑钢筋影响的加劲杆面积如下 ： 顶板 边杆面积A s 一 d 。 d + s 。 B ( 1 5 ) 中杆 面积A2 一2 B d ( 1 6 ) 底 板 边 杆 面积 A r l s 一 + ( 1 7 ) 中杆 面积A s 一 s B P 2 s d ( 1 8 ) 式 中 一 + c 警 Z tOis 一 十 厂 风 一 + t l s ) + L 。d 3 sd z ( z a + 号 一 日 s ) f 1 2 ( + ) d ( 。 +邑 ) d 一 + c 警 - Z r dO2S 一 十 + t 2 ) 2 + + L ( 。 + ) ( z + 一 n )I 岛 d z l 式 中 ： Z 、 Z 分 别 为截 面重 心 至 顶 板 、 底 板 钢 筋 中心 的距 离 ； d 、 d 2 、 d 。 、 A、 h 、 d d 2分 别 为 图 2所 示 截 面 各部分尺寸。 将钢筋 换 算得 到 的 比拟 杆面 积 与混凝 土部 分 的 比 拟杆面积进行叠加 ， 即得到配筋混凝 土箱梁总的 比拟 杆面积如下 A 一A 。 +A i 一 1 2 ( 1 9 ) A 一A +A i 一 1 2 ( 2 0 ) 等效翼 板 厚度 t 为 顶 板t 一t 。 +t 一 c t 1 + s d 1( 2 1 ) 底 板t b t b +t b 。 一 c t 2 + s d 2 ( 2 2 ) 式中 ： t 、 t 、 d 、 d 分别为图 1 、 图 2所示截面各部分尺 寸 ； c 、 s 、 c 、 分别为混凝土及钢筋的 比拟杆计算 系数值 。 对于已开裂的箱形截面， 在 比拟杆面积的计算 中， 不考虑受拉区域混凝土 的等效面积， 即忽略开裂后混 凝土的抗拉作用 。 1 4 3微分 方 程的建 立 图 3为 比拟 杆法 的受 力 图式及 板 的剪切 变形 。 依据 图 3 ， 按其受力图式可以得到三杆 比拟 的微 分 方程 如下 9 0 铁 道 学 报 第 3 4卷 边杆 中杆 一 螽 x _ x 图 3 = 杆 比拟 法 受 力 式 与 板 的剪 切 变 彤 d 2 q k 2 q ) ( 23 ) 式 中 ： R 一 一 c 云+ 击 ， ； q ( z ) 为 由外 荷载 引起 的剪力 流 ； q为 薄板 传递 的未 知 剪力 流 ； G 为 混 凝 土 的剪 切 弹性 模 量 ； t 为 顶 板 或底 板 的等效 厚 度 。 方程 ( 2 3 ) 的全解 为 q c 1 s h ( ) +c z c h ( 愚 ) + q E ( z ) ( 2 4 ) 1 4 4 压弯 荷载 共 同作用 下的 的边界 条件 当箱梁 腹板 处 承受 轴 向力 N 时 ， 其 在 顶 、 底 板 问 的分配假 定 为 ： 轴 向力 作 用 按顶 板 和底 板 等效 面积 分 配 后 ， 分别 作 用 在 顶 板 、 底 板 和腹 板 相 交处 的 加 劲 杆 上 ， 由此可 得 ： 顶 板边 加劲 杆轴 力 P 1 一 一 ( 2 5 一 藏一 底 板边 加劲 杆轴 力 1 P 一 一 一 A 。 f + A f h 一 2 A N 一 2( Pl + P2 ) A A “+ A f h 式 中 ： A 、 A 为 顶 、 底 板等效 面 积 。 ( 2 6) ( 2 7 ) ( 28 ) 图 4 简 支 梁 承 受 均 布 荷 载 及 轴 向力 对 于 图 4中的简支 梁 ， 边 界条 件为 ， q一 ( 2 9) l 一1 ， F E PI ， F c 一0 式 中： F 为边杆分配的轴力 ； F 为中杆分配的轴力。 代人边界条件可求得简支梁在均布荷载与轴 向力 共 同作 用 时顶板 杆应力 如下 ： 边杆 一 + 舍 一 ) + 一 1 十 二二_ l 一 l j 十 会A + 2 A T I ch (愚 Z) 】 。 l 中杆 + 一 ) + 一 式 中 ： A 一2 A +A 。 1 4 5长期挠 曲变 形 箱梁开裂后截面 刚度分布见图 5 ， 并假定所 有开 裂 截 面 的 惯 性 矩 相 等 。 B o I Bcr l l 图 5开裂 作 用 一下网 0 度 分 布不 总 图 开 裂前 梁跨 中挠度 为 ) 由图 5可得 开裂 区域 为 z一( 1 一M M ) L 2 ( 3 3 ) 则 开裂 后荷 载增 量 q引起 的跨 中挠 度增 量 为 f 。A q ( 丢 - 2C ) 。 ( 罴 + 詈 ) + 一 X 4 一 ( 专 一 z ) 。 ( 罴 + 专 ) c 3 4 B l 6 8 2 4 8 。 8 l Aq q - q 。 ( 35) 式 中 ： q为实 际 荷载 ； q 为 开 裂荷 载 ； B 。为在 开裂 弯 矩 M 作用 下全 截面 的抗 弯刚 度 ； B 为在 ( M 一M ) 作 用 下 开裂截 面 的抗 弯 刚度 ， 且取 1 J B。 一 0 9 5 E： ( t ， t o ) I o ( 3 6 ) B = E； ( t ， t 。 ) I ( 3 7) 工 。 一 A ) Z 4 - Ae “ b ) Z ( 3 8) I 。 = = = A h Z 4 - A e f c r ( b ) Z ( 3 9) 式 中 ： ： i t ， 。 ) 为 按 龄期 调 整 的有 效 弹性 模 量 ； A e f ( A 为开 裂前 顶 、 底 板 的 比拟杆 等效 面 积 ； Z 、 Z 为 开 裂前顶 、 底板 中心到中性轴 的距离 ； A出 、 A ， 为开 裂后顶 、 底板 的比拟杆 等效 面积 ； Z 、 Z 为开 裂 后顶 、 底板中心到中性轴 的距离。 则 箱 梁开裂 后 的总挠度 为 一 3 8 4 B +厂 ( 4 0 ) J 。 J 第 8期 配筋混凝土箱梁 长期 受力性能的 比拟杆分析 2 算例 采 用 比拟 杆 法 分 析 一 个 试 验 箱 梁 的 长 期 受 力 性 能 ， 并 同试验 结果 进行 对 比 。 2 1 模 型试 验概 况 试 验模 型截 面 尺寸 见 图 6 ， 顶 板宽 2 4 m， 底板 宽 0 9 I I 1 ， 高 0 4 m， 纵 向非 预 应力 受力 钢筋 为由1 6 ， 横 向 钢筋 为中1 4 ， 箍 筋为巾8 ， 预应力 筋采 用 4中1 0的 C F R P 筋 ， 配 筋 见 图 7 。模 型 总 长 4 5 2 I T I ， 计 算 跨 度 4 32 m 1 引 图 6 箱 梁模 型截面尺寸( 单位 ： c m) 图 7 箱 梁模 型配筋 筋材 力学性 能 见表 1 ， 混凝 土力 学性 能见 表 2 。 表 1 筋材的力学性能 表 2混凝 土的力学性能 立方抗 压强度 MP a 弹性模量 GPa 试验荷载采用 图 8所示堆载方式模拟施加均布荷 载 ， 试验 箱梁 的 开裂 荷 载 为 3 6 3 2 k N， 长 期 试 验 荷 载 为 3 9 7 5 k N。施 加完 毕后 ， 按规 定 时间 间 隔测 读箱 梁 模型的位移 、 应 变 和裂 缝 开展 情 况 ， 整 个 试验 持 荷 1 0 01 d。 图 8模 型 长期 荷 载 试 验 箱梁混凝土浇筑 同时预 留 1 0 0 mm1 0 0 mm 3 0 0 mm柱体试件若干组 ， 当混凝土龄期达 1 4 d ( 箱梁 加载 时刻 ) 时 ， 采用 图 9所示 的弹 簧式 徐变 加载 装置 对 柱体试 件施 加 荷载 ， 混凝 土柱 体应 力大 小 为 0 3 f ( f 。 为加载龄期混凝土柱体轴心抗压强度) ， 利用温度收缩 对 比试 件 的实 测应 变剔 除相应 柱 体试 件 的温度 变形 和 收缩 变形 。 图 9 混 凝 土 柱 徐 变 试 验 装 置 图 在跨中截面布置混凝土表面应变计测量混凝土表 面应 变 ， 在 L 2跨 截 面位移 计布 置见 图 1 O 。 3 1 O跨 中截 面顶 板 混 凝 土 表 面应 变计 、 底板百分表布置 2 2 结果分 析 2 2 1 混凝 土 徐变 系数 收 缩徐变 试 验均 在 室 内 自然温 度 、 湿 度条 件 下 进 行 ， 期 间环 境温 度 在 0 6 3 9 8 间变 化 ， 环 境 湿度 在 4 O 8 6 问变 化 。采 用 AC I 2 0 9 R 一 9 2模 型 计算徐变系数 时 ， 环境相对湿度取值为 6 5 ， 坍落度 为 4 0 mm， 细 集 料 含 量 为 3 9 9 ， 计 算 结 果 见 图 1 1 。 由图 1 1 可知： 计算值同实测值前期吻合较好 ， 1 2 0 d后 的结果相差较为明显 ， 1 0 0 1 d时模型计算值较实测值 偏 低 6 5 。 2 2 2 t 。时 刻结 果分 析 t 。 时 刻箱 梁应 力 、 应 变及 挠度 的结 果见 表 3 。 铁 道 学 报 第 3 4卷 图 1 l 混凝土徐变系数时程曲线 表 3 时刻箱梁应力、 应变及挠度值 应力 MP a 应变 ( 1 0 0 ) 挠度 ram 边杆 中杆 边杆 中杆测点 B1 测点 1 3 2 从表 3 可 以看 出试 验 箱 梁 t 。 时 刻 各 主 要 控 制 点 瞬时应变和挠度的理论值和实测值吻合较好。 2 2 3长期 受 力结果分 析 ( 1 ) 应力 、 应变 时程 跨 中截面顶板应变的计算值与试验值见图 1 2 、 图 1 3 ， 相应的应力历程计算值见图 1 4 。 一 图 1 2 边杆处混凝土压应变时程曲线 图 1 3 中杆处混凝 土压应变 时程 曲线 边杆位置处， t 。 时刻混凝 土压应变理论值与实测 值 之 比为 0 9 7 ， t 。 1 0 0 1 d时 段 内混 凝 土 压应 变 理 论 值与实测值之 比为 0 9 7 1 1 1 ； 中杆位 置处 ， t 。时刻 图 1 4顶 板混 凝 土 应力 时程 曲线 混凝 土 压 应 变 理 论 值 与 实 测 值 之 比 为 0 9 3 ， t 。 1 0 0 1 d时段 内混凝土压应变理论值与实测值 之 比为 0 9 3 1 O 6 。可 见徐 变引起 混凝 土压 应变 变化 的计算 值与实测值吻合较好 。 从图 1 4可以可出： 徐变作用引起配筋混凝土箱梁 截面的应力重分布使得箱梁顶板的混凝土压应力逐渐 降低 ； 持荷 1 0 0 0 d时边杆位置处应力降低 1 8 5 ， 中 杆位置处应力降低 1 5 6 。 徐变 作用 下混 凝 土箱 梁 顶 板 压应 变 变 化 显 著 ， 前 期增长较快 ， 持荷两年左右混凝土压应变基本上趋于 稳 定 。 ( 2 ) 剪力滞 系数 采用 比拟杆法计算了混凝土的收缩徐变作用对预 应力混凝土箱梁剪力滞效应的影响， 结果见图 1 5 。 l 1 2 1 o8 鑫 o l O 4 o 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 o o o 持荷时间 d 图 1 5 剪力 滞 系 数 与 持荷 时 I司的关 系 图 1 5表明： 加载瞬时跨中截面箱梁顶板剪力滞系 数为 1 1 2 ， 持荷 2 8 d时剪 力滞 系数 为 l _ 1 O ， 减 小 1 2 ； 持荷 1 2 0 d时剪力滞系数为 1 0 6 ， 减小 5 4 ； 持荷 1 0 0 1 d后 剪 力 滞 系 数 为 1 0 4 ， 减 小 7 1 ； 随 着 持荷 时 间的增 长 ， 箱 梁 的剪 力 滞 系数也 逐 渐 减 小 ， 前 3 个月变化较快 ， 持荷两年后基本保持不变 。 ( 3 ) 跨 中挠 度 试验箱梁跨 中长期挠度的理论值与实测值 比较见 图 1 6 ， 可知 ： 跨中截面持荷 1 0 0 1 d时的长期 挠度实测 值为初始变形的 2 3 2 2 4 2倍 ； 持荷 2年挠曲变形基 本趋于稳定 ； 长期 挠度理论与实测 值之 比在 0 9 1 1 1 7 之 间。 由于 混 凝 土 徐 变 的 复 杂 性 以及 试 验 是 在 第 8期 配筋混凝土箱梁长期受力性 能的 比拟杆分析 9 3 实验 室 自然环 境下 进 行 的 ， 环 境 的温 、 湿 度 变 化 较 大 ， 而理论分析时仅取其平均值进行计算 ， 导致理论值与 实测值间存在较大偏差 ， 但偏差一般在 1 0 左右且 曲 线 的总体 趋 势较一 致 ， 因此 可 认 为 本 文分 析 方 法 可 对 昆 凝 土箱 梁 的长期 性能 给予 较好 的模 拟 。 6 5 E 5 g 4 4 3 3 2 1 0 O 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 9 0 0 1 0 o o1 1 0 0 持荷时间 d 3 结论 图 1 6 跨中截面长期挠曲变形 (1) 理论与试验结果 的 比较表 明 ： 比拟杆法 可对配 筋混凝 土箱梁长期受力性能给予较好地模拟 。 (2) 随 着持 荷时 间 的增 长 ， 箱 梁 的剪 力 滞 系 数 也 逐渐减小 ， 前 3 个月变化较快 ， 持荷两年后基本保持不 变 。与加载瞬时的剪力滞系数相比， 持荷 2 8 d时其减 小 1 2 ； 持荷 1 2 0 d时减小 5 4 ； 持荷 1 0 0 1 d时减 小 7 1 。 (3) 混凝土徐变作用 引起 配筋混 凝土箱梁截面 的应力重分布使得箱梁顶板混凝土 的压应力逐渐降 低 。就所分析的情形而言 ， 持荷 1 0 0 1 d时腹板位置处 顶板混凝土压应力降低 1 8 5 ， 顶板跨 中位置处混凝 土 压应 力 降低 1 5 6 。 参考文献 1 1 Kr i s t e k V， B a z a n t Z P S h e a r L a g E f f e c t a n d Un c e r t a i n t y i n C o n c r e t e B o x G i r d e r C r e e p J J o u r n a l o f S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g AS CE， 1 9 8 7 ， l 1 3 ( 3 ) ： 5 5 7 5 7 4 2 彭卫 ， 陆光闾 混凝土箱梁 的剪 力滞效应对徐变的影 响 J 桥梁建设 ， 1 9 9 8 ， ( 1 ) ： 2 8 3 0 PENG W e i ， LU Gu a ng l u She ar La g Ef f e c t i n Co nc r e t e Bo x G i r d e r C r e e p J B r i d g e C o n s t r u c t i o n ， 1 9 9 8 ， ( 1 ) ： 2 8 3 0 3 李艳 钢筋混凝 土薄 壁箱 梁 的非 线性 受力性 能分 析 D 长沙 ： 湖南大学 ， 2 0 0 3 ： 7 6 7 9 E 4 郭吉平 考虑剪力滞影 响的预应力混凝土简支箱梁徐变效 应分析 D 长沙 ： 中南大学 ， 2 0 0 7 ： 7 3 7 4 5 罗旗帜 ， 吴幼名 薄 壁箱梁 剪力滞 理论 的评述 与展望 J 佛 山科学技术学 院学报 ： 自然科学版 ， 2 0 0 1 ， ( 3 ) ： 2 9 - 3 5 LUO Qi z h i ， W U Yo u mi n g Co mme n t s a n d P r o s p e c t o n t he The o r i e s o f t he Sh e a r La g i n Thi n wa l l e d Box Gi r de r s E J J o u r n a l o f F o s h a n Un i v e r s i t y ： Na t u r a l S c i e n c e E d i t i o n ， 2 0 0 1 ， ( 3 )： 2 9 3 5 6 AAS HTO美 国 公 路 桥 梁 设 计 规 范 ( 1 9 9 4 ) S 辛济平译 北京 ： 人民交通 出版社 ， 1 9 9 8 7 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 E f f e c t s Us i n g Ag e - a d j u s t e d E f f e c t i v e Mo d u l u s Me t h o d J A C I J o u r n a l ， 1 9 7 2 ， 69： 21 2 - 21 7 8 王勋文 ， 潘 家英 按 龄期调整有 效模 量法 中老化系数 z的 取 值问题 J 中国铁道科 学 ， 1 9 9 6 ， ( 3 ) ： 1 2 - 1 7 W ANG Xu n - we n 。 P AN J i a y i n g E v a l u a t i n g Ag i n g C o e f f i c i e n t i n A g e a d j n s t e d E f f e c t i v e Mo d u l u s Me t h o d I- J C h i n a Ra i l wa y S c i e n c e ， 1 9 9 6 ， ( 3 ) ： 1 2 1 7 9 3张士铎 ， 邓小华 ， 王文州 箱形 薄壁梁剪力 滞效应 M 北 京 ： 人 民交通 出版社 ， 1 9 9 8 1 O 姚 永 丁 独 塔 单 索 面 斜 拉 桥 箱 形 主 梁 剪 力 滞 效 应 研 究 D 浙江 ： 浙江 大学 ， 2 0 0 4 ： 1 5 7 1 1 佚名 J T G D6 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I s 北京 ： 人 民交通 出版社 ， 2 0 0 4 1 2 曹 国辉 ， 方 志 体外 C F R P筋预应力混凝土箱梁 长期 受力 性能试验研究 J 土木工 程学报 ， 2 0 0 7 ， 4 0 ( 2 ) ： 1 8 2 5 CAO Guo hui ，FANG Zhi Ex pe r i me nt a l St ud y o n t h e Lo n g t e r m Be ha v i or o f Co nc r e t e Box Gi vd e r s Pr e s t r e s s e d w i t h E x t e r n a l C F RP T e n d s J C h i n a C i v i l E n g i n e e r i n g J o u r n a l ， 2 0 0 7 ， 4 0 ( 2 ) ： 1 8 - 2 5 ( 责任 编辑时博 )