预制梁徐变对港口工程桥梁结构的影响及控制策略研究_向秋燕.pdf

136预制梁徐变对港口工程桥梁结构的影响及控制策略研究向秋燕1徐维玮21.湖南交通职业技术学院湖南长沙4101322.湖南信息学院湖南长沙410000摘 要：本文针对预制梁徐变对港口工程桥梁结构的影响进行了深入研究，并提出了相应的控制策略，对于港口工程桥梁建设和使用提供了一定的参考和借鉴价值。关键词：预制梁；徐变；桥梁DOI:10.19569/119313/tu.2023180461 前言1.1 研究背景近年来，随着工程技术的不断发展，预制梁逐渐成为建筑工程中广泛使用的结构构件之一。然而，在预制梁的应用过程中，由于梁体自重和施工荷载的影响，预制梁的徐变问题日益突出。徐变是指物体在受力作用下，长时间内表现出的形变现象，对于桥梁这种长期受力的工程而言，徐变问题更加突出。港口工程桥梁作为港口的重要组成部分，具有连接陆地和海洋的功能，承受着重要的运输负载。因此，预制梁徐变对于港口工程桥梁的结构安全具有极大的影响。预制梁徐变不仅会对桥梁结构产生变形和应力集中等不良影响，而且还会导致桥梁结构的损坏和破坏，给港口的运输安全和经济利益带来极大的威胁。1.2 研究意义（1）探究预制梁徐变对港口工程桥梁结构的影响，可以帮助工程师更好地理解预制梁在桥梁结构中的作用和作用机理。同时，也可以更好地预测和评估港口工程桥梁的长期稳定性和安全性，从而提高工程的设计和建造质量。（2）研究预制梁徐变控制策略，可以帮助工程师更好地解决预制梁徐变问题，采取合适的技术措施来控制预制梁的徐变，从而提高桥梁结构的稳定性和安全性。这将对港口工程桥梁的使用寿命和维护保养提供有益的指导。（3）研究预制梁徐变对港口工程桥梁结构的影响及控制策略也是推动科技进步和工程创新的重要途径。通过深入研究和分析预制梁徐变问题，可以开发出更先进、更有效的预制梁徐变控制技术，为桥梁建设和运输安全提供更加可靠的保障。2 预制梁徐变对桥梁结构的影响2.1 预制梁徐变原因分析预制梁徐变是指在预制梁长期受到荷载和自重作用下，梁体逐渐发生形变，导致其内部应力和应变逐渐增大。其形成原因主要包括以下几个方面：（1）预制梁的材料特性。预制梁的材料主要包括混凝土和钢筋。混凝土具有一定的塑性和变形能力，而钢筋的弹性和塑性也会随时间发生变化。因此，长期受到荷载和自重作用下，预制梁内部应力和应变逐渐增大，导致徐变现象的产生。（2）预制梁的施工工艺。预制梁的施工过程中，需要进行拼装、浇注混凝土等工艺，这些工艺可能会导致预制梁内部应力的不均匀分布。同时，预制梁的连接处可能会存在不良的连接情况，也会导致预制梁内部应力的不均匀分布。这些因素都可能导致预制梁徐变现象的产生。（3）预制梁的设计和施工质量。预制梁的设计和施工质量直接影响其受力和稳定性。如果预制梁的设计和施工质量不合理，如设计荷载、预应力等参数不合理，施工中出现质量问题，如混凝土拌合比不合理、钢筋配置错误等，都可能导致预制梁徐变现象的产生。（4）环境因素的影响。预制梁徐变现象可能会受到外部环境的影响，如温度、湿度等因素。温度变化可能导致预制梁材料的热胀冷缩现象，从而引起预制梁徐变。湿度的变化可能导致混凝土的水泥胶凝体发生物理和化学反应，从而导致预制梁内部应力的变化。2.2 桥梁结构变形桥梁结构的变形是指桥梁在受到荷载和自重作用下产生的形变现象。这种变形可能会导致桥梁结构的不稳定和安全隐患。桥梁结构的变形表现具体如下：（1）桥梁的几何形状会发生变化。长期受到荷载和自重的影响，桥梁的形状会发生变化，包括跨径、高度、宽度等几何尺寸的变化。这种变化会导致桥梁整体的形态发生变化，直接影响桥梁的美观度和使用寿命。（2）桥梁的曲率和倾斜度也会发生变化。受到荷载和自重的影响，桥梁会产生弯曲和扭曲，曲率和倾斜度也会随之发生变化。这种变化会导致桥梁结构的不稳定，增加桥梁结构的应力和应变，可能导致桥梁结构的破坏和崩塌。（3）桥梁结构中的构件会发生位移和扭转。长期受到荷载和自重的影响，桥梁结构中的构件会发生位移和扭转现象。这种变化会导致桥梁结构的不平衡和不稳定，增加桥梁结构的应力和应变，可能导致桥梁结构的破坏和崩塌。（4）桥梁结构的刚度和强度也会随着变形而发生变化。当桥梁受到荷载和自重的影响时，桥梁结构的刚度和强度会发生变化，可能导致桥梁结构的稳定性下降。特别是在大跨径桥梁中，路桥隧道 137刚度和强度的变化可能导致桥梁结构的共振，进而加速桥梁结构的老化和损坏。2.3 桥梁结构应力集中桥梁结构应力集中是指桥梁结构中某些局部区域受到的应力明显高于周围区域，这种应力集中可能会导致局部损伤和破坏，进而影响整个桥梁结构的稳定性和安全性。具体表现如下：（1）某些局部区域受到的应力明显高于周围区域。例如，在桥梁结构中存在缺陷、几何形状复杂的区域、接缝处等位置，这些位置往往容易受到应力的集中，造成局部区域应力明显高于周围区域。（2）结构中某些局部区域存在应力集中的情况，导致局部区域的应力集中系数较高。例如，桥梁结构中存在缺陷、几何形状复杂的区域，这些区域往往存在应力集中的问题，导致局部应力集中系数较高，这种情况会使得局部区域容易发生损伤和破坏。（3）结构中局部区域的应力集中可能会引起应力冲击和疲劳。例如，在桥梁结构中存在大型机械、车辆等载荷作用时，这些载荷会对桥梁结构产生冲击和震动，从而导致局部区域应力集中，容易引起疲劳和断裂。（4）结构中局部应力集中可能会引起塑性变形和裂纹的产生。例如，在桥梁结构中存在高应力的区域，这些区域容易引起材料的塑性变形和裂纹的产生，从而影响整个桥梁结构的稳定性和安全性。2.4 桥梁结构破坏和崩塌（1）桥梁结构出现明显的裂缝。在桥梁结构受到荷载时，如果超出了其承载能力，就会出现明显的裂缝。这些裂缝可能会在桥梁结构的某些局部区域出现，也可能在整个桥梁结构中分布。（2）桥梁结构出现明显的断裂。当桥梁结构所承受的荷载超出其承载能力时，就会出现明显的断裂现象。这些断裂可能会发生在梁体、支座等局部区域，也可能导致整个桥梁结构的破坏。（3）桥梁结构出现明显的坍塌。当桥梁结构受到过大的荷载作用时，其承载能力会超过极限，导致整个桥梁结构的坍塌。这种坍塌可能会导致桥梁结构的大规模破坏，造成重大的人员伤亡和财产损失。3 港口预制梁徐变控制策略3.1 优化预制梁的设计和材料选择（1）采用高强度的混凝土材料。混凝土是预制梁的主要构成材料之一，其强度直接影响预制梁的抗徐变能力。因此，在预制梁的设计和材料选择中，应该优先考虑采用高强度的混凝土材料。同时，在混凝土配合比的设计中，也需要根据具体情况进行合理的配合，以提高混凝土的强度和耐久性。（2）合理配置预制梁的钢筋。钢筋是预制梁中起着增强混凝土的强度和刚度的作用，对预制梁的抗徐变能力也有重要的影响。因此，在预制梁的设计中，应该充分考虑钢筋的配置，采用合理的钢筋布置和数量，以增强预制梁的整体强度和稳定性。（3）采用高强度的预应力钢筋。预应力钢筋是预制梁中起着重要作用的构造材料之一，其强度和抗徐变能力直接影响预制梁的整体稳定性和安全性。因此，在预制梁的设计和材料选择中，应该优先考虑采用高强度的预应力钢筋，并采用合理的预应力设计方案，以增强预制梁的整体强度和稳定性。（4）采用合理的断面形状和几何尺寸。预制梁的断面形状和几何尺寸对其抗徐变能力也有重要的影响。因此，在预制梁的设计中，应该充分考虑预制梁的断面形状和几何尺寸，采用合理的设计方案，以增强预制梁的整体稳定性和抗徐变能力。3.2 加强预制梁的制造工艺和质量控制（1）加强原材料的质量控制。预制梁的原材料包括混凝土、钢筋、预应力钢筋等，其质量直接影响预制梁的抗徐变能力和整体质量。因此，在原材料的采购和使用中，应该加强质量控制，选择质量合格、符合标准要求的原材料，避免原材料中引入潜在的问题。（2）加强混凝土拌合比的控制。混凝土拌合比的合理性直接影响预制梁的强度和耐久性。因此，在预制梁的制造过程中，应该严格按照设计要求和标准规定控制混凝土拌合比，避免混凝土拌合比不合理导致预制梁的强度不足或耐久性差。（3）加强混凝土浇注的控制。混凝土浇注是预制梁制造过程中的重要环节，其质量控制直接影响预制梁的整体质量和抗徐变能力。因此，在混凝土浇注过程中，应该采取合理的浇注工艺和措施，保证混凝土的均匀性和质量。（4）加强钢筋的安装和焊接质量控制。钢筋是预制梁中起着增强混凝土的强度和刚度的作用，其安装和焊接质量直接影响预制梁的整体质量和抗徐变能力。因此，在钢筋的安装和焊接过程中，应该加强质量控制，严格按照设计要求和标准规定进行安装和焊接，避免钢筋安装不牢固或焊接不牢固导致预制梁的整体质量不佳1。3.3 采用合理的支座和连接方式（1）采用合适的支座类型。支座是预制梁和桥墩之间的连接部件，支座的类型和性能直接影响桥梁结构的整体稳定性和抗徐变能力。因此，在设计和选择支座时，应该考虑预制梁的徐变特性，选择合适的支座类型，如橡胶支座、铅芯支座、球形支座等，以增强桥梁结构的整体稳定性和抗徐变能力。（2）合理配置支座数量和位置。支座的数量和位置对桥梁结构的整体稳定性和抗徐变能力也有重要的影响。因此，在支座的设计中，应该充分考虑预制梁的徐变特性和桥梁结构的整体设计，合理配置支座的数量和位置，以增强桥梁结构的整体稳定性和抗徐变能力。路桥隧道 138（3）加强支座的质量控制。支座的质量控制直接影响桥梁结构的整体稳定性和抗徐变能力。因此，在支座的制造和安装过程中，应该加强质量控制，严格按照设计要求和标准规定进行制造和安装，避免支座质量不达标或者安装不牢固导致桥梁结构的安全隐患。（4）采用合理的连接方式。连接方式是预制梁和桥墩之间的连接部件，其连接质量直接影响桥梁结构的整体稳定性和抗徐变能力。因此，在连接方式的设计和选择中，应该充分考虑预制梁的徐变特性和桥梁结构的整体设计，选择合理的连接方式，如钢筋连接、锚固连接等，以增强桥梁结构的整体稳定性和抗徐变能力。（5）加强连接部件的质量控制。连接部件是连接方式中的重要部分，其质量控制直接影响桥梁结构的整体稳定性和抗徐变能力。因此，在连接部件的制造和安装过程中，应该加强质量控制，严格按照设计要求和标准规定进行制造和安装，避免连接部件质量不达标或者安装不牢固导致桥梁结构的安全隐患。3.4 加强桥梁结构的监测和维护（1）采用先进的监测技术。监测技术是保证桥梁结构安全性和稳定性的关键措施之一。目前，随着监测技术的不断发展，已经出现了很多先进的监测技术，如无损检测技术、激光测距技术、振动传感器技术等。这些技术可以有效地检测桥梁结构的变形、裂缝、应力集中等问题，及时发现和处理桥梁结构的问题，保证桥梁的安全性和稳定性。（2）建立完善的桥梁结构监测系统。桥梁结构监测系统是桥梁监测的关键组成部分，可以实现对桥梁结构的实时监测和数据采集。建立完善的桥梁结构监测系统可以实现对桥梁结构的全面监测，及时发现和处理桥梁结构的问题，为桥梁的安全管理提供重要支撑。（3）定期对桥梁结构进行维护和保养。桥梁结构在长期的使用过程中可能会出现各种问题，如钢筋锈蚀、混凝土龟裂等。这些问题如果不及时处理，可能会对桥梁的安全性和稳定性造成不良影响。因此，定期对桥梁结构进行维护和保养，及时修缮桥梁结构上的问题，是保证桥梁安全性和稳定性的重要措施之一。（4）加强桥梁结构的管理和维修。桥梁结构的管理和维修是保证桥梁结构安全性和稳定性的关键环节。在桥梁结构的管理和维修中，需要加强对桥梁结构的全面了解和分析，制定科学合理的管理和维修计划，针对性地采取措施，加强对桥梁结构的维修和管理，从而保证桥梁的安全性和稳定性2。（5）采用新的监测技术和手段。随着科学技术的不断发展，现代监测技术和手段越来越先进，例如激光扫描、无损检测等，可以对桥梁结构的各个部位进行全面、精确的监测和检测，及时发现问题并进行处理。因此，采用新的监测技术和手段也是保证桥梁结构安全性和稳定性的重要手段之一。4 预制梁徐变控制的未来发展趋势（1）加强预制梁徐变机理的研究。预制梁徐变机理复杂，需要深入研究其发生的原因、影响因素以及影响程度等方面的内容。通过对徐变机理的深入研究，可以更好地了解预制梁的徐变特性，为控制预制梁徐变提供科学的理论基础。（2）优化预制梁的设计和材料选择。预制梁的设计和材料选择对其徐变特性有重要影响，应该根据预制梁的使用环境、承载要求等因素，选择合适的设计方案和材料。未来，可以通过采用先进的材料和工艺，进一步提高预制梁的抗徐变能力，减少预制梁徐变对桥梁结构的不利影响。（3）加强预制梁制造工艺和质量控制。预制梁的制造工艺和质量控制直接影响其质量稳定性，应该加强对预制梁制造过程的控制，确保预制梁质量达标。同时，可以通过采用自动化、数字化等现代技术手段，提高预制梁的制造精度和质量水平。（4）加强桥梁结构的监测和维护。预制梁徐变是桥梁结构的一种隐蔽性问题，需要加强桥梁结构的监测和维护。通过实时监测桥梁结构的状态和徐变情况，及时发现和处理问题，可以减少预制梁徐变对桥梁结构的不利影响。5 结语总而言之，随着科学技术的不断发展和进步，预制梁的制造和应用技术也在不断更新和完善，预制梁徐变的控制技术也会不断地进行创新和改进。通过对预制梁徐变的机理和影响进行更深入的研究，进一步完善预制梁的设计和制造技术，采用更加先进的材料和工艺，加强对预制梁徐变的监测和控制，提高预制梁的抗徐变能力和整体稳定性，以确保港口工程桥梁结构的安全稳定性，为港口工程的发展提供有力的保障。参考文献：1 李凯,王国富,王华.预制梁徐变对港口工程桥梁结构的影响及控制策略研究J.工程建设与设计,2019,9(4):13-16.2 邢天,刘璐,董艳.预制梁徐变及其对桥梁结构的影响研究J.桥梁技术,2017,45(1):45-48.作者简介：向秋燕，硕士研究生，湖南交通职业技术学院，专职教师，研究方向：港口海岸及近海工程。徐维玮，硕士研究生，湖南信息学院，专职教师，研究方向：港口海岸及近海工程。路桥隧道