钢管混凝土拱桥徐变系数模型对比分析

ACI 209R-92和CEB-FIP MC90是钢管混凝土拱桥徐变效应计算时常用的两种徐变系数模型.通过对比ACI 209R-92和CEB-FIP MC90两种徐变模型的差异与共同点,运用有限元软件计算钢管混凝土拱桥实桥在这两种徐变模型下的徐变效应.对11座钢管混凝土拱桥从空钢管合龙至成桥10年后的计算分析表明,两种模型计算结果的差异基本小于5%.CEB-FIP MC90模型为工程人员所熟悉,推荐国家规范《钢管混凝土拱桥技术规范》采用.

钢管混凝土脱粘机理及影响因素分析

钢管混凝土结构结合了钢管与混凝土两种材料的结构力学特性,在高层建筑以及桥梁结构中得到了广泛应用。随着时间的推移,钢管与核心混凝土在应力和时间的作用下会出现包括弹性变形、徐变、混凝土收缩等问题。而由于材料的性质不同,最终导致钢管混凝土中的两种材料产生变形差进而导致脱粘,影响整体结构的服役性能。为了探究钢管混凝土在服役周期中脱粘的估算方法,通过分别计算核心混凝土与钢管的变形得出脱粘量,并与深圳赛格广场大厦(简称赛格大厦)的钢管混凝土脱粘的测量值进行对比,探索计算模型对钢管混凝土脱粘估算的适用度与精确度。在钢管混凝土中,径向变形主要分为核心混凝土的收缩形变、泊松形变与徐变形变以及钢管的泊松形变与徐变形变。由于钢管混凝土结构的密封性,假设钢管内恒温恒湿。在此基础上,采用较为普遍使用的混凝土规范ACI 209R-92与CEB-FIP为计算模型,以赛格大厦建成至检测日期为计算时长、设计荷载及自重为应力条件,计算混凝土的收缩、泊松与徐变形变;对钢管进行受力分析,结合材料性质计算相应变形。计算中,以对脱粘量增长有利的方向为正方向,以不同变形之和作为钢管混凝土的脱粘量。结果表明:相较于ACI模型,CEB-FIP的计算结果与实测值更为接近。特别的,CEB-FIP模型对核心混凝土收缩的估算普遍大于ACI模型;在徐变量上,ACI模型受尺寸影响较大,徐变计算量小于CEB-FIP模型。赛格大厦钢管混凝土中同时采用了通过振捣密实的传统混凝土与自密实混凝土。相较于传统混凝土,自密实混凝土会发生较大的收缩变形,该情况能较好地体现在两种模型的结果中,且CEB-FIP的结果与其模型描述中较为接近;实测值显示,核心混凝土脱粘自上而下呈“小—大—小”分布,CEB-FIP的计算与该趋势相符,而ACI结果则呈现自上而下递减的趋势。