大跨度無砟軌道連續(xù)梁橋后期徐變變形研究

摘要：預(yù)應(yīng)力混凝土施工后期所產(chǎn)生的徐變變形反應(yīng)可能引發(fā)梁橋出現(xiàn)下?lián)匣蛘呤巧瞎暗膯栴}，對整個無砟軌道的穩(wěn)定性與平順性而言是極為不利的。文章依據(jù)這一實際情況，以大跨度無砟軌道連續(xù)梁橋后期徐變變形問題為研究對象，首先簡要分析了連續(xù)梁橋徐變變形的原理，進而結(jié)合某高速鐵路大跨度無砟軌道連續(xù)梁橋工程實際情況，就其后期徐變變形的計算方法進行了說明，希望引起關(guān)注與重視。

關(guān)鍵詞：大跨度；無砟軌道；連續(xù)梁橋；徐變變形

中圖分類號：U448 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）09-0103-02

隨著區(qū)域性經(jīng)濟溝通不斷密切，高速鐵路的建設(shè)備受各方關(guān)注與重視。在有關(guān)高速鐵路建設(shè)軌道的選擇中，無砟軌道以其突出的穩(wěn)定性以及平順性優(yōu)勢而備受青睞。然而，隨著實踐運行的深入發(fā)展，不難發(fā)現(xiàn)：無砟軌道建設(shè)中的可調(diào)性性能存在嚴重的缺失。因此，對于梁橋，特別是預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋而言，在應(yīng)用無砟軌道的過程當中，需要預(yù)先了解并計算得出鋪軌后期由混凝土收縮因素所引發(fā)的徐變變形問題，防患于未然。本文試針對以上問題做詳細分析與說明。

1 大跨度無砟軌道連續(xù)梁橋后期徐變變形原理分析

導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力混凝土后期徐變引發(fā)大跨度無砟軌道連續(xù)梁橋出現(xiàn)上拱或者是下?lián)犀F(xiàn)象的最主要原因在于：后期徐變會導(dǎo)致梁體結(jié)構(gòu)截面應(yīng)力分布出現(xiàn)明顯的不均勻性特征。而實踐研究結(jié)果證實：預(yù)應(yīng)力混凝土徐變反應(yīng)與應(yīng)力指標之間有著突出的相關(guān)性關(guān)系。即在預(yù)應(yīng)力以及恒載作用力因素的共同作用之下，梁體結(jié)構(gòu)截面位置不單單分布有軸壓作用力，同時也存在部分彎矩作用力。受到這一因素的影響，若同一時間狀態(tài)下，面向梁體結(jié)構(gòu)所施加的荷載作用力同時引發(fā)梁段表面出現(xiàn)軸壓作用力以及彎矩作用力，則勢必會導(dǎo)致梁體結(jié)構(gòu)上下兩側(cè)中，應(yīng)力較大一側(cè)的徐變作用力明顯高于壓應(yīng)力較小一側(cè)的徐變作用力，最終將反應(yīng)為梁段結(jié)構(gòu)表面的“上拱”或者是“下?lián)稀薄?/p>

但上述分析僅僅局限于理論狀態(tài)下，實際情況的復(fù)雜程度更高。特別是對于連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)而言，在當前技術(shù)條件支持下所采取的施工方式往往以懸臂掛籃方式為主。此種施工方式的特點在于：一期恒載作用力與預(yù)應(yīng)力是伴隨著施工進度的開展而逐步施加與落實的。同時，二期恒載作用力往往在合攏段經(jīng)過體系轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)之上來實現(xiàn)。從這一角度上來說，在整個梁橋結(jié)構(gòu)當中，不同位置梁段結(jié)構(gòu)在同一時間狀態(tài)下，預(yù)應(yīng)力混凝土所表現(xiàn)出的齡期均存在一定的差異性，同時，受到荷載作用力以及預(yù)應(yīng)力等各種內(nèi)力的影響，導(dǎo)致梁段結(jié)構(gòu)所表現(xiàn)出的徐變系數(shù)也存在一定程度上的差異性。換句話來說，這部分內(nèi)力并不能采取直接累加的方式來計算與之相對應(yīng)的徐變效益，而應(yīng)當在實際工作中區(qū)別對待。

結(jié)合上述分析不難發(fā)現(xiàn)：有關(guān)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋受混凝土收縮因素影響而產(chǎn)生徐變變形的計算是一項比較復(fù)雜的工作。需要借助于對施工全過程中的模擬，配合對各施工階段混凝土基本性能的記錄，分步驟、分階段地計算相應(yīng)的徐變系數(shù)，由此判定與之相對應(yīng)的徐變變形數(shù)值，從而采取相應(yīng)的控制措施。

2 大跨度無砟軌道連續(xù)梁橋后期徐變變形計算分析

某高速鐵路大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁工程項目建設(shè)過程中所選取軌道為無砟軌道。梁橋跨度布置為（85+135+85）m，屬于大跨度連續(xù)梁橋。梁橋施工過程中所采取的施工方式為：主梁結(jié)構(gòu)采取掛籃對稱懸臂澆筑施工作業(yè)方式，從左右兩側(cè)橋墩同步進行施工作業(yè)。整個施工過程中的連續(xù)梁橋剖面結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示（見圖1）。

如圖1所示，0#塊長度為13m單位，1#～4#塊長度為3m單位，5#～12#塊長度為3.5m單位，13#～17#塊長度為4m單位。1#～17#塊均保持14d的懸澆作業(yè)時間（當中覆蓋7d作為混凝土初期養(yǎng)護時間）。在第17#塊懸澆作業(yè)完成之后，需要先完成對龍邊跨的合成處理，進而完成對龍中跨的合成處理。此過程中同樣需要保障7d以上的合攏段養(yǎng)護時間。在此基礎(chǔ)之上，需要進行對中跨縱向預(yù)應(yīng)力束。在張拉鋼束操作完成之后，需要分別參照（1）10d；（2）90d，上述兩種情況，完成對無砟軌道的鋪軌操作。同時，兼顧對施工規(guī)范因素的考量，即在模擬過程中分別設(shè)置（1）中鐵05規(guī)范以及（2）中交04規(guī)范這兩種情況下。在上述基本條件作用之下，對整個大跨度無砟軌道連續(xù)梁橋后期混凝土收縮作用下徐變所引發(fā)的的線性改變進行模擬計算。下圖2為合攏10d狀態(tài)下的模擬計算結(jié)果示意圖，下圖3為合攏90d狀態(tài)下的模擬計算結(jié)果示意圖：

由圖2和圖3中的曲線趨勢不難發(fā)現(xiàn)：在無砟軌道鋪軌作用之下，隨著時間的不斷延長與提升，在混凝土收縮因素作用之下，整個大跨度無砟軌道連續(xù)梁橋后期徐變所引發(fā)的線性改變趨勢不斷提升，與之相對應(yīng)的主梁結(jié)構(gòu)上拱/下?lián)铣潭纫渤尸F(xiàn)出了顯著增大的趨勢。在此基礎(chǔ)之上，隨著時間的進一步推移，線性變化逐步傾向于緩慢狀態(tài)。同時，結(jié)合圖2與圖3變化趨勢的對比分析不難發(fā)現(xiàn)：10d狀態(tài)下無砟軌道鋪軌所產(chǎn)生的徐變變形明顯高于90d狀態(tài)下無砟軌道鋪軌所產(chǎn)生的徐變變形，證實后期徐變變形對鋪軌時間是極為敏感的，應(yīng)當特別重視。

3 結(jié)語

通過本文以上分析不難發(fā)現(xiàn)：研究大跨度無砟軌道連續(xù)梁橋后期徐變變形的產(chǎn)生原理，并對其進行可靠計算，是保障高速鐵路無砟軌道運行穩(wěn)定性與平順性的關(guān)鍵途徑，這對于有關(guān)徐變變形的合理控制而言是至關(guān)重要的?？偠灾?，本文針對有關(guān)大跨度無砟軌道連續(xù)梁橋后期徐變變形研究過程中所涉及到的相關(guān)問題做出了簡要分析與說明，希望能夠為后續(xù)實踐工作的開展提供參考與借鑒。

參考文獻

[1]羅許國，鐘新谷，戴公連，等.無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力高性能粉

煤灰混凝土橋梁收縮與徐變變形試驗研究[J].工程力

學(xué)，2006，23（7）：136-141.

[2]陳五四，張寶利，郭瑞東，等.橋梁線形控制中徐變

變形的一種計算方法[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)

版），2008，27（5）：675-678.

[3]葉梅新，劉杰.無碴軌道橋梁高強混凝土徐變變形的

試驗研究[J].石河子大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2009，

27（1）：84-87.

[4]黃壯飛.預(yù)應(yīng)力混凝土的非自由收縮、徐變變形影響預(yù)

應(yīng)力損失的計算方法[J].煤炭設(shè)計，2000，（5）：

36-42.

[5] 常喜梅，夏至.初應(yīng)變法結(jié)合增量理論分析混凝土結(jié)構(gòu)

的徐變變形及徐變次內(nèi)力[A].華東公路科技情報網(wǎng)

2005年年會暨學(xué)術(shù)研討會論文集[C].2005：150-152.

作者簡介：莫永春（1978—），男，安徽合肥人，中鐵四局五公司項目經(jīng)理，工程師，研究方向：土木工程。

（責(zé)任編輯：劉 晶）