温度与桥梁跨中挠度的关联性分析

温度与桥梁跨中挠度的关联性分析

摘要：近年来，预应力混凝土桥梁的高速发展及推动了桥梁事业的前进，同时也带来了一些急需解决的问题，预制梁由于日照、骤然降温等而产生温度应力和挠度。温度作为一项重要的环境输入, 对桥梁结构状态的影响是不容忽视的。本文通过引例对温度效应的分析、温度对混凝土的影响，提出了对桥梁挠度控制的建议。

关键词：温度挠度挠度计算应力和挠度控制

一、引例

先分析结构力学（一）力法中的一道例题

由上面图7-17d可知，在不受任何外力作用只发生温度改变时的梁段也能产生很大的弯矩。而在工程中，若不能考虑到这些问题，就

会大大降低试件的寿命。为保证工程质量, 已在预制梁生产过程中实行应力、应变和挠度“三控”。使温度影响最小化。

下面看工程上温度和桥梁挠度的关联性

二、温度对混凝土的影响

混凝土拌和物是由水泥、集料、拌和用水及外加剂等物组成的混合物。在混合物拌制过程及硬化过程中主要发生的化学变化是水泥的水化反应，水泥水化速度与水泥细度有关，同时也是随着温度的变化而变化的，温度越高，反应越快。简言之，如果说温度是按算术级数升高的话，那么反应速率是在实用的温度范围内以每升高10 ℃大约增长70%的速率按几何级数增长的，反之亦然。由此可见，水化反应速率要比温度的变化强烈得多。同样给低温条件下混凝土的强度增长速率提供了研究依据。

与此同时，温度还对混凝土的裂缝形成也有很大的影响。

气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。在施工中混凝土由最高温度冷却到使用时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其他外荷载所引起的应力和挠度。

下面列举工程上一种由温度引起的挠度计算方法

三、计算图式及其挠度计算

1、计算图式

由温度引起预应力混凝土预制梁的温度应力和挠度的计算图式, 见图1 。(图中x轴与预制梁截面重心轴重合)。

图1 温度引起预应力混凝土预制梁的挠度计算图式

2、挠度计算

YT1的计算

由日照引起预制梁产生的挠度YT1可按下式计算:

Nt =A1·T1·a·Eh (8)

MT1 =N1·e (9)

式中:Nt 为在预制梁顶板重心处由温差引起的纵向力, 以拉力为正, 压力为负;

A1 为预制梁顶板截面面积;

T1 为由日照引起预制梁顶板与其它部分温度差, 升温为正, 降温为负,

e 为预制梁顶板截面重心至截面重心轴的距离;

L 为预制梁计算跨径;

YT1 为Nt 在预制梁跨中截面处引起的挠度值。

式中:Tgm为各公路自然区最大温度梯度推荐

δ为预制梁顶板厚度

YT 2的计算

由日气温变化引起预制梁产生的挠度YT 2可按下式计算:

预制梁跨中截面挠度YT 的计算

知道了施工过程和试件运行阶段的温度变化范围就可以求出其应力和挠度的最大值。从而达到制作试件时对预应力的控制。

四、对桥梁挠度控制的建议

基于材料力学的角度提出自己的观点

1、混凝土浇筑的降温措施

（1）夏季浇筑混凝土前，准备工作全部到位，施工设备备置齐全，能保证连续浇筑; 通过各种措施保证混凝土从搅拌机到入模的时间，尽量缩短浇筑时间，浇筑完成后尽快开始养护。

( 2) 混凝土浇筑完成后立即采用遮阳棚进行覆盖，并加快混凝土的收面速度，收面时可用喷雾器喷少量水防止表面裂纹，但不准直接往混凝土表面洒水。如混凝土表面有泌水时不能进行修整。当发现混凝土有塑性收缩开裂的可能性时，采取措施控制混凝土表面的水分蒸发，覆盖土工布。

2、混凝土养护的降温措施

混凝土抹面收光后，立即采用土工布进行覆盖养护。拆除内模后，对箱内腹板喷洒养护剂进行养护。派专人负责养护工作，洒水使混凝

土处于湿润状态为度，养护时间为14 d，能满足混凝土硬化和强度增长的要求，使混凝土强度达到设计要求。

以上对混凝土的施工温度控制进行了理论和实践上的初步探讨，具体施工中要靠在施工现场操作中多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种处理措施，温度对混凝土的影响是会减小到最小化的。