C55 混凝土彈性模量時(shí)變應(yīng)對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋的影響研究

顧衛(wèi)國(guó)（南通市交通建設(shè)咨詢監(jiān)理有限公司，江蘇 南通 226000）

C55 混凝土彈性模量時(shí)變應(yīng)對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋的影響研究

顧衛(wèi)國(guó)
（南通市交通建設(shè)咨詢監(jiān)理有限公司，江蘇 南通 226000）

混凝土材料彈性模量及其時(shí)變效應(yīng)，對(duì)于懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的施工控制分析至關(guān)重要。論文主要通過統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的混凝土早期彈模和28d彈模值，并通過3～90d內(nèi)同條件養(yǎng)護(hù)下彈模試驗(yàn)的驗(yàn)證，確定C55混凝土彈性模量的時(shí)變規(guī)律。通過模型驗(yàn)算，可以驗(yàn)證在施工及設(shè)計(jì)階段考慮彈模的時(shí)變規(guī)律，對(duì)橋梁可靠設(shè)計(jì)與安全施工具有重要科學(xué)意義和工程價(jià)值。

1 前言

在連續(xù)剛構(gòu)的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁張拉時(shí)，混凝土的強(qiáng)度和彈性模量值均為主要的材料控制指標(biāo)[1～3]。特別是在張拉C50以上等級(jí)高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁時(shí)，更應(yīng)規(guī)定張拉時(shí)混凝土應(yīng)達(dá)到的彈性模量值。在預(yù)應(yīng)力張拉后，橋梁的起拱變形與梁體內(nèi)應(yīng)力與混凝土彈性模量的變化密切相關(guān)，對(duì)于連續(xù)剛構(gòu)橋的施工控制及成橋后的全橋受力性能至關(guān)重要[4]，因而在對(duì)梁各澆筑段混凝土施加預(yù)應(yīng)力時(shí)需限定混凝土強(qiáng)度和彈性模量最低值。

在2015年的調(diào)研[5]中發(fā)現(xiàn)，江蘇省連續(xù)剛構(gòu)橋中，已運(yùn)營(yíng)橋梁主梁的混凝土等級(jí)主要是C50，在建橋梁主梁混凝土等級(jí)則主要是C55。因此，本文選取C55混凝土，用于研究混凝土的彈性模量的時(shí)變規(guī)律對(duì)江蘇省未來的連續(xù)剛構(gòu)橋施工的影響。

2 不同養(yǎng)護(hù)條件下的混凝土彈性模量試驗(yàn)

2.1 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)C55混凝土早期彈性模量試驗(yàn)

[6]，本次試驗(yàn)在南通市某特大連續(xù)剛構(gòu)橋采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件進(jìn)行C55混凝土彈性模量試驗(yàn)并得到了四個(gè)齡期，共135項(xiàng)彈性模量數(shù)據(jù)，各齡期下的彈性模量試驗(yàn)結(jié)果如表1。

本文結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)相關(guān)知識(shí)來計(jì)算混凝土的彈性模量推定值：

1）自由度小于10時(shí)，彈性模量推定值選擇最小彈性模量值[7]。

2）自由度大于等于10時(shí)，彈性模量推定值選擇“95置信區(qū)間下界”為該齡期下混凝土彈性模量推定值。其中，自由度大于等于10且小于30時(shí)，按 （式1）計(jì)算95置信區(qū)間下界；自由度大于等于30時(shí)，按 （式2）計(jì)算95置信區(qū)間下界[8]。

標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件3～7d內(nèi)彈性模量推定值如表2所示。

其中，齡期為5d的彈性模量試驗(yàn)值，存在兩個(gè)異常值（大于），在數(shù)據(jù)處理過程中已被剔除（剔除異常值前數(shù)據(jù)方差為0.1201，剔除異常值后方差為0.0743，其數(shù)據(jù)的離散性在剔除異常值后趨于穩(wěn)定）。從表2可以看出，4～7d內(nèi)混凝土彈性模量基本符合規(guī)范要求。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)C55混凝土彈性模量28d彈性模量研究

本次試驗(yàn)依托南通某連續(xù)剛構(gòu)橋，按文獻(xiàn)[9]的標(biāo)養(yǎng)要求，在2014年5月1日采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)（試驗(yàn)條件21℃/51%）試件進(jìn)行C55混凝土彈性模量試驗(yàn)并得到共158項(xiàng)彈性模量數(shù)據(jù)（×104MPa）：4.14，4.20，4.38，4.24，4.13，4.14，4.39，4.50，4.39，4.26，4.26，4.21，4.33，4.37，4.06，4.38，4.31，4.13，4.28，4.46，4.22，4.20，4.26，4.26，4.35，4.31，4.29，4.20，4.38，4.38，4.29，4.34，4.53，4.30，4.45，4.11，4.04，3.97，4.27，4.26，4.11，4.54，4.38，4.45，4.20，4.11，4.46，4.53，4.50，4.17，4.09，4.25，4.51，4.18，4.47，4.23，4.37，4.27，4.28，4.18，4.53，4.42，4.04，4.43，4.26，4.42，4.11，4.54，4.20，4.22，4.38，4.26，4.25，4.16，4.18，4.26，4.35，4.21，4.22，4.20，3.92，4.34，4.25，4.30，4.38，4.34，4.46，4.18，4.26，4.31，4.15，4.22，4.20，4.22，4.20，4.40，4.30，3.91，4.34，4.46，4.11，4.04，4.27，4.63，4.14，4.13，4.30，4.13，3.99，4.33，4.67，4.27，4.06，4.10，4.17，4.45，4.10，4.35，4.25，3.92，4.06，4.02，4.41，4.45，4.26，4.43，4.25，4.04，4.60，4.24，4.52，4.18，4.22，4.13，4.06，4.33，4.38， 4.00，4.36，4.05，4.31，4.24，4.10，4.43，4.25，4.30，4.26，4.20，4.54，4.40，4.34，4.36，4.24，4.16，4.53，3.98，4.18，4.59 。

表1 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件3～7d內(nèi)彈性模量試驗(yàn)值表 4×10MPa

表2 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件3～7d內(nèi)彈性模量試驗(yàn)值表

表 3 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下C55混凝土的 28d彈性模量計(jì)算項(xiàng)目和計(jì)算結(jié)果

通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，取95置信區(qū)間下界為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下C55混凝土的28d彈性模量。計(jì)算項(xiàng)目和端及L/4的變形情況，若要較為準(zhǔn)確的掌握結(jié)構(gòu)在不同施工階段的撓度變化，應(yīng)當(dāng)在模型計(jì)算時(shí)考慮混凝土彈性模量的時(shí)變效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)撓度的影響。

表6 不同養(yǎng)護(hù)、不同齡期C55混凝土彈性模量值

表7 彈性模量時(shí)變效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的撓度影響

4 結(jié)論與建議

混凝土的彈性模量作為衡量混凝土剛度大小的指標(biāo)，其數(shù)值與組成混凝土材料的特性、混凝土的配合比及齡期有關(guān)。

第一、C55混凝土在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件及同條件養(yǎng)護(hù)條件下，其28d彈性模量值均超過C55混凝土彈性模量規(guī)范值19.72%和19.72%，后期混凝土彈性模量仍有較大程度提高。因此，在混凝土連續(xù)剛構(gòu)設(shè)計(jì)階段，關(guān)于C55混凝土的彈性模量的模型參數(shù)，可以適當(dāng)提高20%，為4.26× 104MPa。

第二、在施工階段模型計(jì)算時(shí)，若要較為準(zhǔn)確的掌握結(jié)構(gòu)在不同施工階段的撓度變化，應(yīng)當(dāng)在模型計(jì)算時(shí)考慮混凝土彈性模量的時(shí)變效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)撓度的影響。

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顧衛(wèi)國(guó)（1972～），男，江蘇南通人，高級(jí)工程師，從事市政公用工程、公路橋梁工程、水運(yùn)工程監(jiān)理研究。（電子郵箱）464890660@qq.com。

The elastic modulus and time-varying effect of concrete material are very important to the construction analysis of concrete continuous rigid frame bridge. This paper calculated the time-varying effect of C55 to determine the elastic modulus of concrete mainly through statistical early concrete elastic modulus and 28d elastic modulus values in the standard curing conditions and the 3d～90d elastic modulus values in the same curing condition. Through the model analysis, the time-varying effect of elastic modulus in the construction and design stage is great scientific significance and engineering value for the reliable design and safety construction of continuous rigid frame bridge.

連續(xù)剛構(gòu)；彈性模量；時(shí)變效應(yīng)；早期彈模

Continuous rigid frame bridge; Modulus of elasticity; Time-varying effect; Early age elastic modulus