高速铁路连续梁收缩徐变与长期挠度变化研究

第４４卷第３期　２０１７年２月　道路桥梁　Ｒｏａｄｓ　ａｎｄ　Ｂｒｉｄｇｅｓ　建筑技术开发　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　高速铁路连续梁收缩徐变与长期挠度变化研究　王玖玲　（中铁十九局集团第二工程有限公司，辽宁辽阳　１１１０００）　［摘　要］高铁连续桥梁建成后，连续梁的挠度会随使用年限的增加因收缩徐变的影响而日渐扩大，桥梁的长期挠度会受到　收缩徐变的系数、加载龄期及湿度等因素不同程度的影响。为准确分析大跨度桥梁在使用过程中的变形程度和内力影响因素，　选择与实际情况极为相近的分析模式，合理分析混凝土的徐变和收缩情况计算连续梁的施工和预拱度。　［关键词］连续梁；收缩徐变；长期挠度　［中图分类号］Ｕ４４８．３５　［文献标志码］Ｂ　［文章编号］１００１～５２３Ｘ（２０１７）０３—０１３６—０２　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｓｈｒｉｎｋａｇｅ　ａｎｄ　Ｃｒｅｅｐ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ　Ｓｐｅｅｄ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｂｅａｍ　ａｎｄ　Ｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　Ｗａｎｇ　Ｊｉｕ－ｌｉｎｇ　［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ　ｒａｉｌ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｂｒｉｄｇｅ　ｉｓ　ｂｕｉｌｔ，ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｌｉｆｅ，ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｂｅａｍ　ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｓｈｒｉｎｋａｇｅ　ａｎｄ　ｃｒｅｅｐ　ａｎｄ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ　ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｒｉｄｇｅ　ｃａｎ　ｂｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｃｏｅｆｉｃｉｆｅｎｔ　ｏｆ　ｓｈｒｉｎｋａｇｅ　ａｎｄ　ｃｒｅｅｐ　ｌｏａｄｉｎｇ　ａｇｅ，ｈｕｍｉｄｉｔｙ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｄｅｇｒｅｅ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ　ａｎａｌｙｚｅ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｆ　ｌｏｎｇ—ｓｐａｎ　ｂｒｉｄｇｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄｅｇｒｅｅ　ｏｆ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｆｏｒｃｅ，ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｈｅ　ａｃｔｔｕａｌ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｖｅｒｙ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｔＯ　ｔｈｅ　ｍｏｄｅ　ｏｆ　ａｎａｌｙｓｉｓ，　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｃｒｅｅｐ　ａｎｄ　ｓｈｒｉｎｋａｇｅ　ｏｆ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｗｉｌｌ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｓｐｅｅｄ　ｒａｉｌｗａｙ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｂｅａｍ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃａｍｂｅｒ．　［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｂｅａｍ；ｓｈｒｉｎｋａｇｅ　ａｎｄ　ｃｒｅｅｐ；ｌｏｎｇ　ｔｅｒｍ　ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　大跨度连续桥梁在修建和使用过程中，为保证线形和内　力的平稳稳定，须考虑混凝土的收缩和徐变因素。混凝土的　收缩和徐变会对桥梁的使用产生严重影响，且收缩和徐变的　具体情况会受多方面条件的影响，如时间的长短、桥梁的跨　度、横截面积、构成形式及施工方式的不同，特别在采用悬　臂式施工方法时，将使混凝土的龄期缩短，从而导致收缩和　徐变的程度更加严重。作用在混凝土中的预应力随时间的增　加，混凝土的徐变和收缩会逐渐增加，加内部钢筋约束的影　响将使应力重新分布。而预应力混凝土结构采用悬臂施工方　式在施工过程中将发生体系转换，后期的结构施工将对前期　结构继承下来的应力产生约束，进而将使内力重新分布。　１收缩徐变理论概述　从目前的理论研究水平实践来看，对徐变和收缩的估算　通常存在１８％的偏差。混凝土的徐变和收缩受多种因素影响，　其作用机理在于混凝土水化水泥浆的过程中发生的物理结构　的变化。通过分析，不难发现影响徐变和收缩的条件，但是　否受到外界应力的影响是两者的本质区别。随着科学技术的　不断发展及科研水平的提升，用于分析徐变和收缩的数学模　型并不唯一，ＣＥＢ．ＦＩＰ推荐的模式是目前我国建筑行业分析徐　变和收缩时运用较多的数学模型。目前我国主要采用３种方法　分析计算徐变和收缩对桥体结构的影响，分别是建立代数方　程求解、借助有限元软件建立数学模型求解、建立微分方程　求解。　一致。　根据公路桥梁建设的有关规范，混凝土收缩应变可通过　下列公式计算：　Ｏ￣ｃ　（ｆ，ｔ。）　ｓ　（　ｆｓ）　ＲＨ　（１）　（２）　Ｃｃｓｏ＝Ｓ。　ｓ　（／＝　）＝［１６０＋１０，８　（９—等ｍ一）】×１０　ＲＨ＝１．５５１１一（ＲＨ／ＲＨｏ）　］　（３）　（４）　（　ｆ。）　［　丽（ｔ－　Ｑ／　ｔ　ｔ（５）　式中：ｔ值由计算时刻混凝土的龄期决定；　所表示的是　混凝土发生收缩时的龄期；ｓ　。所表示的是名义上的收缩系数；　表示的是随时间变化的收缩系数；ｓ。　（ｆ，ｔｓ）表示的是混凝土发　生收缩开始计时，到龄期为ｔ时的实际收缩应变情况；　的　计算公式为　＝０．　．ｋ＋８，　表示的是混凝土达到规定龄期后，　形成立方体的抗压强度；　的值由年平均湿度决定，是由其　决定的系数；　的值是根据水泥的种类不同而确定的系数；ｈ　表示的是理论厚度值（ｍｍ）。　根据道路桥梁有关规范，其中ＲＨ０＝１００％，ｈ＝ｌ００ｍｍ，　ｆ　＝１，　＝１００ＭＰａ，混凝土的强度为Ｃ２０至Ｃ５０的名义收缩系　数　。可由公式（２）计算，如表１所示。　表１混凝土名义收缩系数ｓ。　。　２浇筑混凝土前期收缩应变发展规律研究分析　某工程中大桥主桥采用的是三跨预应力混凝土连续桥梁，　跨度分别为６０ｍ，ｌＯＯｍ，６０ｍ，梁底的下缘变化规律符合二次抛　物线。桥梁在施工过程中，主墩采用悬臂浇筑，并制作了与　浇筑块极其相近的两个混凝土试件，并将一根钢筋放在混凝　土试件的中心位置，事先在钢筋上固定好一个可埋入式的传　感器，进而能对混凝土收缩、徐变的情况进行观察，需要注　意的是混凝土试件在制作过程中需要保证高度与桥顶板高度　收稿日期：２０ｌ　ｌＯ一２７　作者简介：王玖玲（１９９０一），女，辽宁丹东人，主要研究方向为工　程技术。　・１３６・　注：本表可适用温度范围在一２Ｏ～４０℃间，混凝土的材料由硅酸盐类水　泥或是快硬的水泥构成。　本工程项目根据大桥结构的设计、实际施工情况及所用　材料的选取等因素，混凝土收缩计算中有关参数的取值如下：　选取强度等级Ｃ５０作为混凝土，相应的可取为５０ＭＰａ；大　桥所处的区域年平均湿度较大，因此年平均湿度ＲＨ的选取定　为７５％较为合适；试件有５个截面将接触到空气，通过计算，　理论厚度应为１３５ｍｍ。收缩应变可根据上述的徐变公式进行　计算，通过计算可知，半年的时间内混凝土的收缩应变将完　　．成５０％。　建筑技术开发　道路桥梁　Ｒｏａｄｓ　ａｎｄ　Ｂｒｉｄｇｅｓ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　第４４卷第３期　２０１７年２月　铁路电力线路故障自动处理方法研究　张　晶　（中铁十六局集团电务工程有限公司，北京　１０００２０）　［摘　要］社会的发展离不开科技的发展，而铁路作为经济发展中不可或缺的一部分，已成为人们关注的重点。随着关注度　的提高，人们对铁路运行的要求也日益提升，尤其是在铁路电力线路故障处理方面提出了更为严苛的要求。从探究铁路电力线　路故障处理的信号检测和采样器原理出发，具体研究铁路电力线路故障的诊断方法及选择方式，通过试验研究描述了铁路电力　线路故障的自动处理方法并提出了线路后期保养的建议。　［关键词］铁路电力；线路故障；自动处理方法　［中图分类号］Ｕ２２３．６　［文献标志码］Ｂ　［文章编号］１００１—５２３Ｘ（２０１７）０３—０１３７—０２　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｐｏｗｅｒ　Ｌｉｎｅ　Ｆａｕｌｔ　Ｚｈａｎｇ　Ｊｉｎｇ　［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｏｃｉｅｔｙ　ｃａｎ　ｎｏｔ　ｂｅ　ｓｅｐａｒａｔｅｄ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒａｉｌｗａｙ　ａｓ　ａｎ　ｉｎｔｅｇｒａｌ　ｐａｒｔ　ｏｆ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｈａｓ　ｂｅｃｏｍｅ　ｔｈｅ　ｆｏｃｕｓ　ｏｆ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ．Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ，ｐｅｏｐｌｅ　ｈａｖｅ　ｂｅｃｏｍｅ　ｍｏｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｄｅｍａｎｄｉｎｇ　ｏｎ　ｒａｉｌｗａｙ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｉｎ　ｒａｉｌｗａｙ　ｐｏｗｅｒ　ｌｉｎｅ　ｆａｕｌｔ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｅｘｐｌｏｒｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｓｉｇｎａｌ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｆａｕｌｔ　ｈａｎｄｌｉｎｇ　ｓａｍｐｌｅｒ　ｆｏｒ　ｒａｉｌｗａｙ　ｐｏｗｅｒ　ｌｉｎｅ　ｏｆ　ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｎｄ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｉｎ　ｒａｉｌｗａｙ　ｐｏｗｅｒ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅ　ｆａｕｌｔ，ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｆａｕｌｔ　ｈａｎｄｌｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｒａｉｌｗａｙ　ｐｏｗｅｒ　ｌｉｎｅ　ａｎｄ　ａ　ｌｉｎｅ　ｌａｔｅ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ｐｒｏｐｏｓａ１．　［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｒａｉｌｗａｙ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｏｗｅｒ；ｌｉｎｅ　ｆａｕｌｔ；ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　当前铁路大多处于较为偏僻的山区，气象环境及地形环　出现各种不同的故障，故障查找与处理也需要较多人力物力。　境都更加复杂，运行条件也极为恶劣。铁路电力线路经常会　铁路运量与行车密度的不断上升，对电力线路供电的可靠性　提出了更高的要求，为此迫切需要针对铁路电力线路故障自　收稿日期：２０１６—１０—１３　动处理方法展开研究。　作者简介：张晶（１９８２一），女，山西临猗人，工程师，主要研究方　１铁路电力线路特征　向为铁路电力线路故障处理。　相较于地方供电系统，铁路电力线路主要有下述特点。　３收缩徐变对悬臂灌注连续梁桥的影响　长期挠度值，相对湿度较低，不利于成桥线形的保障，因此　３．１相对湿度对桥梁挠度的影响　需要合理地增加相对湿度，可采用蒸汽保养的加湿措施促进　桥梁的长期挠度会因湿度的不同而受到的影响程度不　桥梁的长期挠度适当减小，提升桥梁的成桥效果。　同，可选取３种湿度值进行计算和分析，３种湿度值分别为　（２）加载龄期的长短也会影响桥梁的长期挠度，因此在　９０％，７０％，５０％。相对湿度对长期挠度有着决定性的影响，为　项目的设计环节和整个施工过程中，要保证新浇筑梁段在浇　将桥梁的长期挠度控制在合理的范围内，应采取有效措施增　筑后的一段时间内没有受到施工载荷的加载，这样可使长期　加相对湿度。　挠度得到一定程度的降低。　３．２桥梁的挠度受加载龄期的影响　（３）目前在预应力混凝土连续梁桥施工建设中，长期挠　加载龄期对桥梁中跨挠度有着直接的影响，随着加载龄　度受收缩徐变的影响不容忽视，而收缩徐变又是一个长期的　期的增加挠度会随减少，加载龄期在７ｄ内挠度将发生剧烈的　过程，对其产生影响的因素众多，如桥梁建设地的温度、湿度、　变化，而后变化放缓。因此，高铁连续梁悬臂在施工过程中　加载龄期等。纵观当前的科研成果，有关收缩徐变与长期挠　切不可因为降低人工成本和缩短工期而将加载龄期缩短，避　度的计算已有大量公式、观点，但计算过程中只能尽量减小　免桥梁的长期挠度在曰后的使用过程中发生安全事故。　受参数取值限制而存在的误差。这使应用有限元分析方法的　３．３徐变系数对桥梁长期挠度的影响　计算结果难以得到保障，需收集不同时段的大量数据，反复　龄期调整系数可由下列公式计算：　试验并对比分析，进而研究连续梁的线形和应力变化受混凝　１　１　ｖｒ　ｒ、一一　土收缩徐变影响的规律。　１一ａｅ－Ｂ￣（”’　参考文献　式中：ａ和　的取值都为１．０。　［１］彭斌，张楠，杨静静线路加固体系基于车线祸合与有限元的分析　根据上述徐变系数和龄期调整方法问的关系函数，结合　［Ｊ］．铁道工程学报，２０１４，（７）６２—６８．　梁部每阶段的实际情况和施工计划，将工期定为１４ｄ较为合适。　［２］张运波，宋基军，陈伟，高铁连续梁收缩徐变及长期挠度变化研　将徐变纳入到影响结构的考虑因素时，要对各阶段的梁端进　究　．铁道工程学报，２０１５，３２（５）：４９—５３．　行统一考虑。采用有限元模型分析时，各梁段的弹性模量的　［３］赵鹏，高铁施工中预应力混凝土连续梁质量控制探析［Ｊ］．建材与装　选取要参照按龄期调整后的数值。　饰，２０１５，（４７）：１３９—１３９．　４结论　［４］邓海．桥梁结构挠度理论分析和健康监测研究［Ｊ］．建筑技术，２０１６，　（１）相对湿度的大小在一定程度上制约着桥梁的线形和　４７（】】）　・１３７・