一種prc連續(xù)剛構(gòu)橋長期下?lián)系念A(yù)測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種PRC連續(xù)剛構(gòu)橋長期下?lián)系念A(yù)測(cè)方法,考慮了主要影響長期下繞的六種因素:混凝土收縮徐變、混凝土徐變終極值、混凝土箱梁超重、混凝土橋面鋪裝超重、預(yù)應(yīng)力損失和剛度降低,根據(jù)這6種參數(shù)與長期下?lián)蠑M合的關(guān)系曲線圖,再根據(jù)實(shí)際工程的特點(diǎn),確定影響長期下?lián)蠀?shù)的取值,然后將這些參數(shù)對(duì)應(yīng)的下?lián)现稻€性疊加乘以1.8倍的修正系數(shù),即可預(yù)測(cè)出若干年后的下?lián)现怠?br>
【專利說明】一種PRC連續(xù)剛構(gòu)橋長期下?lián)系念A(yù)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橋梁正常使用狀態(tài)下跨中最大撓度計(jì)算預(yù)測(cè)的領(lǐng)域,其具體涉及一種PRC連續(xù)剛構(gòu)橋長期下?lián)系念A(yù)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋因施工方便、造價(jià)經(jīng)濟(jì),在公路建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用??墒牵陙碇骺缈缰虚L期持續(xù)過量下?lián)?、并伴隨有裂縫產(chǎn)生,嚴(yán)重影響了橋梁的正常使用;大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的長期下?lián)弦殉蔀橄拗圃擃悩蛐桶l(fā)展的主要問題。由于影響參數(shù)眾多并且缺乏能夠表征大跨橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力特點(diǎn)的試驗(yàn)驗(yàn)證,大跨徑混凝土梁橋的長期下?lián)线^大問題的發(fā)生機(jī)理和相應(yīng)的加固控制撓度措施尚未形成統(tǒng)一、系統(tǒng)的方法和認(rèn)知。
[0003]雖然研究文獻(xiàn)表明,很多人基于軟件分析了大跨連續(xù)剛構(gòu)橋長期下?lián)系母鞣N因素,但不能系統(tǒng)的、定量的給出一套比較完整實(shí)用的預(yù)測(cè)連續(xù)剛構(gòu)橋長期下?lián)系姆椒ā?br>
[0004]為此,本發(fā)明即針對(duì)大跨徑梁橋長期下?lián)线^大問題,對(duì)長期下?lián)系挠绊懸蛩?、形成機(jī)理和長期下?lián)项A(yù)測(cè)進(jìn)行探索和研究,總結(jié)出了一種預(yù)應(yīng)力混凝土大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋長期下?lián)系膶?shí)用預(yù)測(cè)方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足,本發(fā)明提出一種PRC連續(xù)剛構(gòu)橋長期下?lián)系念A(yù)測(cè)方法,系統(tǒng)的、定量的給出一套預(yù)測(cè)連續(xù)剛構(gòu)橋長期下?lián)系姆椒ā?br>
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述 目的,本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案:
[0007]一種PRC連續(xù)剛構(gòu)橋長期下?lián)系念A(yù)測(cè)方法,其特征在于,包括以下步驟:(1)混凝土的收縮徐變引起的下繞:采集大跨連續(xù)剛構(gòu)橋混凝土收縮徐變的年份X1,根據(jù)公式f! (X1) =36.795-36.0Ux11'005計(jì)算混凝土的收縮徐變引起的下繞;(2)混凝土徐變終極值引起的下繞:采集混凝土徐變終極值放大系數(shù)X2,根據(jù)公式(X2) =5.438x°_599exp (-3.401X21-599)計(jì)算混凝土徐變終極值引起的下繞f2 ; (3)箱梁的超重引起的下繞:采集箱梁超重系數(shù)X3,根據(jù)公式f3(x3)=29.917X115eXp(-13.915X3215)計(jì)算箱梁的超重引起的下繞;(4)橋面鋪裝超重引起的下繞:采集橋面鋪裝超重X4,根據(jù)公式f4(X4)=-0.033+5.502x4計(jì)算橋面鋪裝超重引起的下繞;(5)預(yù)應(yīng)力損失引起的下繞:采集預(yù)應(yīng)力損失折減系數(shù),根據(jù)x5,根據(jù)公式f5(x5)=0.019+22.04x5計(jì)算預(yù)應(yīng)力損失引起的下繞;(6)混凝土結(jié)構(gòu)剛度下降引起的下繞:采集混凝土結(jié)構(gòu)剛度的降低x6,根據(jù)公式f6(x6)=10.566xL 508exp (-4.213x62_5°8)計(jì)算混凝土結(jié)構(gòu)剛度下降引起的下繞;(7)根據(jù)步驟(1)至(6)計(jì)算的各種下繞根據(jù)公式f=l.2 (f 1+f2+f3+f4+f5+f6)預(yù)測(cè)大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的長期下?lián)稀?br>
[0008]所述徐變終極值放大系數(shù)是混凝土自身徐變終極值的1.2~1.4倍。
[0009]所述箱梁超重系數(shù)的確定方法為:實(shí)際混凝土的容重減去設(shè)計(jì)混凝土的容重除以設(shè)計(jì)混凝土的容重,取值范圍為O~10%。
[0010]所述橋面鋪裝超重系數(shù)的確定方法為:將橋面鋪裝厚度偏差值調(diào)整為上部結(jié)構(gòu)箱梁總重的10%,鋪裝厚度偏差除以設(shè)計(jì)厚度的總重即為橋面鋪裝超重系數(shù),取值范圍為10% ?50%O
[0011]所述預(yù)應(yīng)力損失折減系數(shù)的確定方法為:成橋后3年內(nèi)損失O?10%, 3年?30年,損失10%?20%ο
[0012]所述混凝土彈模折減系數(shù)的取值范圍為:0?30%。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明至少具有以下有益效果:本發(fā)明考慮了主要影響長期下繞的六種因素:混凝土收縮徐變、混凝土徐變終極值、混凝土箱梁超重、混凝土橋面鋪裝超重、預(yù)應(yīng)力損失和剛度降低,根據(jù)這6種參數(shù)與長期下?lián)蠑M合的關(guān)系曲線圖,再根據(jù)實(shí)際工程的特點(diǎn),確定影響長期下?lián)蠀?shù)的取值,然后將這些參數(shù)對(duì)應(yīng)的下?lián)现稻€性疊加乘以1.8倍的系數(shù),這個(gè)1.8倍是根據(jù)對(duì)國內(nèi)外典型的長期撓度過大橋梁進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),在對(duì)跨徑與下?lián)纤俾赎P(guān)系回歸的時(shí)得出的撓度值與本文所使用的方法得出的撓度值對(duì)比的基礎(chǔ)上提出的修正系數(shù),根據(jù)以上的方法即可預(yù)測(cè)出若干年后的下?lián)现怠?br>
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為預(yù)應(yīng)力混凝土大跨連續(xù)剛構(gòu)橋預(yù)測(cè)長期下?lián)系膶?shí)用方法實(shí)施步驟
[0015]圖2為混凝土收縮徐變時(shí)間與下?lián)系年P(guān)系圖(單位:cm);
[0016]圖3為混凝土徐變終極值與下?lián)系年P(guān)系圖(單位:cm);
[0017]圖4為箱梁超重與下?lián)系年P(guān)系圖(單位:cm)。
[0018]圖5為橋面鋪裝超重與下?lián)系年P(guān)系圖(單位:cm)。
[0019]圖6為預(yù)應(yīng)力損失與下?lián)系年P(guān)系圖(單位:cm)。
[0020]圖7為混凝土彈模折減與下?lián)系年P(guān)系圖(單位:cm)。
【具體實(shí)施方式】
[0021]通過研究表明,影響長期下?lián)系囊蛩睾芏?,而且這些因素在某種程度上也是相互耦合的,影響長期下?lián)系?種參數(shù)分別是混凝土收縮徐變、混凝土徐變終極值、混凝土箱梁超重、混凝土橋面鋪裝超重、預(yù)應(yīng)力損失和剛度降低,根據(jù)這6種參數(shù)與長期下?lián)蠑M合的關(guān)系曲線圖,再根據(jù)實(shí)際工程的特點(diǎn)并參考下面給出的一些參數(shù)建議值,確定影響長期下?lián)蠀?shù)的取值,然后將這些參數(shù)對(duì)應(yīng)的下?lián)现稻€性疊加乘以1.8倍的系數(shù),這個(gè)1.8倍是根據(jù)對(duì)國內(nèi)外典型的長期撓度過大橋梁進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),在對(duì)跨徑與下?lián)纤俾赎P(guān)系回歸的時(shí)得出的撓度值與本文所使用的方法得出的撓度值對(duì)比的基礎(chǔ)上提出的修正系數(shù),根據(jù)以上的方法即可預(yù)測(cè)出若干年后的下?lián)现担唧w步驟見圖1,以沮河大橋十年撓度預(yù)測(cè)為例說明該方法步驟:
[0022]1.確定影響長期下?lián)系膮?shù)。
[0023]2.根據(jù)工程實(shí)際數(shù)據(jù)或參考上面給出的建議值,取定參數(shù)值。
[0024]3.根據(jù)各參數(shù)與下?lián)现档年P(guān)系圖,讀圖或在mathcad里輸入相應(yīng)的參數(shù)值,則自動(dòng)計(jì)算這些參數(shù)產(chǎn)生的下?lián)现怠?br>
[0025]4.根據(jù)取定的參數(shù)產(chǎn)生的撓度值線性疊加,鑒于未考慮到一些影響長期下?lián)系囊蛩睾突炷灵_裂后收縮徐變、預(yù)應(yīng)力損失和結(jié)構(gòu)剛度下降直接相互制約、相互耦合,得到的線性疊加的預(yù)測(cè)值放大1.8倍,即乘以一個(gè)1.8的修正系數(shù),這個(gè)1.8倍是根據(jù)對(duì)國內(nèi)外典型的長期撓度過大橋梁進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),在對(duì)跨徑與下?lián)纤俾赎P(guān)系回歸的時(shí)得出的撓度值與本文所使用的方法得出的撓度值對(duì)比的基礎(chǔ)上提出的修正系數(shù)。
[0026]以下詳細(xì)說明:
[0027]1.混凝土的收縮徐變
[0028]混凝土收縮徐變與下?lián)系膬魮隙戎档年P(guān)系圖如圖2所示,橫軸為成橋算起的時(shí)間,單位為年,縱軸為下?lián)蟽粼鲋担瑔挝粸槔迕?,擬合函數(shù)為:
[0029](X) =36.795-36.013X1.005(I)
[0030]式中:
[0031]X為考慮收縮徐變的年份;
[0032]為收縮徐變產(chǎn)生的下?lián)现怠?br>
[0033]將考慮的收縮徐變年份代入公式(I)或在MathCAD中輸入任意時(shí)刻,便可立即計(jì)算出任意時(shí)刻大跨連續(xù)剛構(gòu)橋混凝土收縮徐變引起的下?lián)现怠?br>
[0034]2.混凝土徐變終極值
[0035]混凝土徐變終極值與長期下?lián)系年P(guān)系圖如圖3所示,橫軸為混凝土徐變終極值放大系數(shù),縱軸為放大混凝土徐變終極值產(chǎn)生的撓度值,單位為厘米,擬合函數(shù)為:
[0036]f2 (x) =5.438x0.599exp (-3.40Ixl5") (2) [0037]式中:
[0038]X為徐變終極值放大系數(shù);
[0039]f2為產(chǎn)生的下?lián)现怠?br>
[0040]混凝土徐變終極值建議值如下:
[0041]隨著徐變終極值的增加,長期撓度的恒載分量呈現(xiàn)出非線性增加,根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)分析,混凝土徐變終極值變異系數(shù)一般在5%~30%之間。此外,預(yù)應(yīng)力混凝土徐變終極值一般做試驗(yàn)得出,根據(jù)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合分析表明,試驗(yàn)梁的徐變終極值明顯大于現(xiàn)行規(guī)范值,擬合后的名義徐變系數(shù)約為規(guī)范值(混凝土自身的徐變終極值)的
1.2~1.4倍,并且早期徐變所占比例高于規(guī)范值,更多的徐變會(huì)發(fā)生在徐變?cè)缙凇?br>
[0042]根據(jù)以上參數(shù)建議值,取一個(gè)徐變終極值放大值,代入公式(2)或輸入到MathCAD,便可立即計(jì)算出徐變終極值放大值產(chǎn)生的下?lián)现怠?br>
[0043]3.箱梁的超重
[0044]箱梁的超重與下?lián)系年P(guān)系圖如圖4,橫軸為箱梁超重倍數(shù),縱軸為箱梁產(chǎn)生的下?lián)现担瑔挝粸槔迕?,擬合函數(shù)為:
[0045]f3(x)=29.917x115exp(-13.915x2.15)(3)
[0046]式中:
[0047]X為箱梁超重系數(shù);(取值范圍:0~10%)
[0048]f3為產(chǎn)生的下?lián)现怠?br>
[0049]箱梁超重系數(shù)的取值的建議值如下:
[0050]經(jīng)過數(shù)據(jù)調(diào)研,工程實(shí)踐中,由于施工漲模等引起的箱梁超重的誤差通常在3%以內(nèi);C50混凝土容重為25kN/,超重計(jì)算表如下:
[0051]表1混凝土箱梁超重折算計(jì)算表(單位kN/m3)
[0052]
【權(quán)利要求】
1.一種PRC連續(xù)剛構(gòu)橋長期下?lián)系念A(yù)測(cè)方法,其特征在于,包括以下步驟: (1)混凝土的收縮徐變引起的下繞:采集大跨連續(xù)剛構(gòu)橋混凝土收縮徐變的年份X1,根據(jù)公式(X1) =36.795-36.013χ/_°°5計(jì)算混凝土的收縮徐變引起的下繞; (2)混凝土徐變終極值引起的下繞:采集混凝土徐變終極值放大系數(shù)X2,根據(jù)公式f2(x2)=5.438x°-599exp(-3.401?1 599)計(jì)算混凝土徐變終極值引起的下繞f2 ; (3)箱梁的超重引起的下繞:采集箱梁超重系數(shù)X3,根據(jù)公式f3(x3)=29.917x115exp(-l3.915?215)計(jì)算箱梁的超重引起的下繞; (4)橋面鋪裝超重引起的下繞:采集橋面鋪裝超重X4,根據(jù)公式f4(X4)=-0.033+5.502x4計(jì)算橋面鋪裝超重引起的下繞; (5)預(yù)應(yīng)力損失引起的下繞:采集預(yù)應(yīng)力損失折減系數(shù),根據(jù)x5,根據(jù)公式f5(x5) =0.019+22.04x5計(jì)算預(yù)應(yīng)力損失引起的下繞; (6)混凝土結(jié)構(gòu)剛度下降引起的下繞:采集混凝土結(jié)構(gòu)剛度的降低X6,根據(jù)公式f6(x6)=10.566xL 508exp(-4.213?2 5°8)計(jì)算混凝土結(jié)構(gòu)剛度下降引起的下繞; (7)根據(jù)步驟(1)至(6)計(jì)算的各種下繞根據(jù)公式f=l.8(4+4+6+4+4+4)預(yù)測(cè)大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的長期下?lián)稀?br>
2.如權(quán)利要求1 所述的一種PRC連續(xù)剛構(gòu)橋長期下?lián)系念A(yù)測(cè)方法,其特征在于,所述徐變終極值放大系數(shù)是混凝土自身徐變終極值的1.2~1.4倍。
3.如權(quán)利要求1所述的一種PRC連續(xù)剛構(gòu)橋長期下?lián)系念A(yù)測(cè)方法,其特征在于,所述箱梁超重系數(shù)的確定方法為:實(shí)際混凝土的容重減去設(shè)計(jì)混凝土的容重除以設(shè)計(jì)混凝土的容重,取值范圍為:0~10%。
4.如權(quán)利要求1所述的一種PRC連續(xù)剛構(gòu)橋長期下?lián)系念A(yù)測(cè)方法,其特征在于,所述橋面鋪裝超重系數(shù)的確定方法為:將橋面鋪裝厚度偏差值調(diào)整為上部結(jié)構(gòu)箱梁總重的10%,然后鋪裝厚度偏差除以設(shè)計(jì)厚度的總重即為橋面鋪裝超重系數(shù),取值范圍為10%~50%。
5.如權(quán)利要求1所述的一種PRC連續(xù)剛構(gòu)橋長期下?lián)系念A(yù)測(cè)方法,其特征在于,所述預(yù)應(yīng)力損失折減系數(shù)的確定方法為:成橋后3年內(nèi)損失O~10%, 3年~30年,損失10%~20%。
6.如權(quán)利要求1所述的一種PRC連續(xù)剛構(gòu)橋長期下?lián)系念A(yù)測(cè)方法,其特征在于,所述混凝土彈模折減系數(shù)的取值范圍為:0~30%。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK103544388SQ201310492511
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】楊國俊, 王曉明, 李子青, 郝憲武 申請(qǐng)人:長安大學(xué)