高性能混凝土桥梁性能.pdf

高性能混凝土桥梁的性能 摘 要：对高性能混凝土悬臂桥梁进行观察，发现挠度小于预期。在试验室和现场进行了一 些监测混凝土徐变和收缩的实验。根据1990 CEB-FIB 和 1978 CEB-FIB 模式规范的预测， 发现高性能混凝土的徐变被高估了。 简介 很多具有可变结构深度和箱梁断面的预应力混凝土桥梁已采用原位悬臂施工方法建成。 1996 年以前，这些桥梁建设都采用轻质混凝土或普通碎石混凝土。1997 年第二座“Stichtse” 桥梁在荷兰架设完成。这是高性能混凝土（HPC ）在荷兰悬臂桥的第一个应用，跨度是80， 160 和80 米。鹿特丹附近的第二座混凝土（采用HPC ）桥长190 米，主跨将于2001 年完成。 由于混凝土特性和施工方法的影响，特别是在施工之后，混凝土的时间相关性变形不断 发展，最终导致主跨度的变形。因此在桥梁施工过程中，赋予了所谓的“过度高度”，可以补 偿在施工期间预期的弹性变形以及时间相关的变形。为了预测桥在其寿命期间的可靠挠度， 得到所用混凝土的徐变和收缩信息是必要的。与普通碎石混凝土比较，高性能混凝土徐变和 收缩的实验数据仍然有限。为此对桥梁使用的混凝土拌合料进行了试验，用来观察高性能混 凝土的徐变和收缩行为。此外，交通运输部，公共工程部和水管理部已从 1997 年开始记录 施工过程中桥梁的挠度。 一些试件被保存在箱梁中，以测量和实际桥梁相同条件下（相对湿度和温度）的收缩。 两种设计方案 第一座“Stichtse”桥采用轻质混凝土，这使得它与由普通碎石混凝土建成的桥梁相比， 可以减少施工深度。由于交通容量不足时，第二座桥必须沿第一座的边修建。这种新的桥梁 必须在视觉上等同于现有的桥梁。这只有使用具有更高强度的碎石混凝土或轻质混凝土时才 可以实现。设计了三个具有不同圆柱体抗压强度的方案：第一个为轻质混凝土（C40 ），第 二个为普通混凝土（C55 ），第三个为高性能混凝土（C75 ）。他们的横截面如图1 所示。 三种设计方案的一些材料用量总结于表 1。使用HPC 的方法是最便宜的。尤其是节省 了水泥用量，这就会使箱梁的重量大大减轻。因此，预应力钢筋（吨）的量也被减少了。此 外，水泥用量或多或少相等。 图1 设计方案横截面图 表1 设计方案的材料用量 较薄的腹板和底板使桥墩附近得截面重量有了相当大的减少。普通碎石混凝土制成的悬 臂式桥梁包括3.5 米长的路段。因为在5.0 米长重量减少的区域使用的是C75 混凝土，使安 装周期缩短了3 个月。腹板厚度减少至0.32 米，因此预应力的锚板必须布置在别处。在设 计中，锚定器被布置在靠近腹板的上部板，由此产生的预应力线路比较简单，管道中的曲线 部分也较少。由于摩擦作用预应力会损失8 ％。由于预应力筋梯度的变化造成剪切力的减少 不再适用，提供一个适量的额外箍筋可以很容易弥补这一点。 高性能混凝土也有缺点。由于水化热出现会有相当的温度上升。在冬季，在板较厚的部 位记录和测量的温度最高时达53 摄氏度，而外面已经硬化的区域温度约为5 摄氏度。两个 区域连接时，由于冷却会造成很大的拉应力。所使用的混合物具有0.27 毫米/米的大型自收 缩，连同较大的温度下降，所得到的应力大于抗拉强度。因此，在上部和下部板的开裂应值 得注意。 在上部板施加横向预应力，同时配有最少的加固件（2•Φ16-125）。当受力24 小时后（产 生的拉伸应力超过了抗拉强度之前），裂纹被防止。在下部平板的最大增强比（在槌头区域） 约为1.25％（2•Φ20-200 ），这确保了平均裂缝宽度小于0.15mm （7 裂纹）。 在全桥箱梁额外加固6 ％是必要的（按重量计），这会使成本增加百分之五（加固成本）。 图2 悬臂梁的位置结构示意图 收缩与徐变 与轻混凝土和普通的碎石混凝土相比，缺少关于高性能混凝土时间性变化行为的资料。 因此，进行了关于高性能混凝土配合比的实验研究。混合料中包含 238 千克/立方米的波特 兰水泥和238 千克/立方米的高炉水泥，50 千克/立方米的硅粉，水胶比为0.3 。28 天后的立 方体抗压强度约为100 牛顿/平方毫米。 在桥梁施工过程中，同时浇筑了混凝土试件。棱柱形试件采用的模具横截面为 100×100 毫米，长400