一種prc連續(xù)剛構(gòu)橋長(zhǎng)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(zhǎng)期下?lián)系念A(yù)測(cè)方法，考慮了主要影響長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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?lái)主跨跨中長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)期下?lián)线^大問題，對(duì)長(zhǎng)期下?lián)系挠绊懸蛩?、形成機(jī)理和長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(guó)內(nèi)外典型的長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(guó)內(nèi)外典型的長(zhǎng)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?，具體步驟見圖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(zhǎng)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(zhǎng)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(guó)內(nèi)外典型的長(zhǎng)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?，單位為厘米，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(zhǎng)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(zhǎng)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?，單位為厘米，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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(guó)俊, 王曉明, 李子青, 郝憲武 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)