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大跨径预应力混凝土梁桥的徐变效应研究
摘要：
本文基于大跨径预应力混凝土梁桥应用过程中的实际问题，研究了其徐变效应。首先从徐变的基本概念和分类入手，分析了徐变现象对大跨径预应力混凝土梁桥工程安全性的影响。接着阐述了徐变试验的原理和方法，详细描述了影响徐变的主要因素。最后针对不同因素对徐变影响的特点，提出了预应力混凝土梁桥设计和施工中应注意的问题，并探讨了预应力锚固系统对徐变的控制方法，为大跨径预应力混凝土梁桥的安全运行提供了一定的理论依据和实践指导。
关键词：大跨径预应力混凝土梁桥；徐变效应；预应力锚固系统；试验方法；安全运行。
1.引言
大跨径预应力混凝土梁桥因其结构优异、强度高、耐久性强等特点，成为目前世界上建设桥梁的主流形式，得到了广泛应用。然而，在实际应用过程中，发现其存在徐变问题。徐变是一种特殊的塑性变形，是结构在一定压力和一定温度下，产生时间依赖性塑性变形的现象。由于徐变会导致材料的强度和刚度下降，因此特别容易影响桥梁结构的安全运行状况，甚至影响其使用寿命。因此，研究大跨径预应力混凝土梁桥的徐变效应，对于保障其安全运行，具有重要的理论和实践意义。
2.徐变概述
2.1徐变的基本概念
徐变是指在一定拉伸应力或压缩应力下，材料由于长期在高温或高湿的环境下，产生的时间依赖塑性变形现象。时间依赖性则表现为应力作用下的变形量随时间的延长呈指数增长的趋势，而应变则是趋向稳定的。徐变的产生和进展与应力水平、温度和载荷时间有关，不同的情况会产生不同的徐变表现，如应力松弛、变形加剧、变形趋于稳定等。
2.2徐变的分类
从载荷类型和应变状态两个方面，徐变可分类为以下几种：
(1)在恒定应力下，应变随时间持续增加，称为应变持续徐变。
(2)在应变保持不变的条件下，应力随时间持续降低，称为应力松弛徐变。
(3)在复合应力作用下，如剪切应力或轴向和横向挤压应力等，出现的徐变称为复合应力徐变。
(4)在循环载荷下，出现的徐变称为循环徐变。
(5)在变应力下，出现的徐变称为变应力徐变。
3.徐变对大跨径预应力混凝土梁桥的影响
3.1徐变会降低材料刚度和强度
由于徐变导致材料随时间延长而发生不可逆形变，从而使得材料的弹性模量、抗拉强度、抗压强度以及峰值和稳定值等物理力学性能的变化，使得材料整体刚度降低，易使大跨径预应力混凝土梁桥形变量增大，从而引起钢筋损伤或混凝土开裂等安全问题。
3.2徐变会导致桥梁结构变形时间加长
由于徐变的时间依赖性，桥梁徐变表现为桥梁相对变形的时间不断延长，经过一定时间后才会逐渐稳定，这必然会引起桥梁结构变形时间的变长，经久不息，引起桥梁的变形量增加，导致桥梁的使用寿命缩短。
3.3徐变可能引发连锁反应
由于徐变是一种特殊的塑性变形，在特定条件下会产生持续发展的塑性变形，这将导致梁桥结构的变形加剧，使得未来可能会引起的新的变形、开裂等安全隐患的风险持续增高，影响桥梁的安全性。
4.大跨径预应力混凝土梁桥徐变试验方法和控制措施
4.1试验方法
通过徐变试验，测定材料徐变的速度，变形量随时间的关系，探讨徐变的机理和徐变的特点，并将测量数据进行处理，得出与应力、时间和温度有关的徐变规律。常用的徐变试验方法主要包括：加速徐变试验法，长期徐变试验法，快速徐变试验法，瞬变试验法等。通常采用快速加速的试验方法，因为试验时间短，可快速得到材料的徐变特性曲线和徐变规律。
4.2影响徐变的主要因素
徐变受到多个因素的影响，如温度、应力、时效、氧化腐蚀、水气压等。其中，温度是徐变的决定性因素，而主要物理机理是晶体板错、位错和空位的形成和动力学行为。另外，应力对徐变的影响也很显著，应力和温度对材料徐变性质的影响是协同作用的，只有较高的温度和应力水平才能引起明显的徐变效应。
4.3预应力混凝土梁桥设计和施工的注意问题
大跨径预应力混凝土梁桥的设计和施工应该充分考虑徐变效应。一方面应合理确定试验方法和试验载荷，确定相应的徐变性质指标；另一方面应采用防止徐变的控制措施。在梁的设计和锚固系统方案中，应做好结构的垂直约束，以降低主观误差，避免徐变对梁结构的影响。
4.4预应力锚固系统对徐变的控制方法
预应力锚固系统的设计和施工在徐变控制过程中起到至关重要的作用。首先，应采用高效的预应力控制设备和锚固装置，增强锚固作用；其次，应在锚固装置中充分考虑材料的徐变性质，并采用适当的锚固长度和预应力大小，以保证材料在强大的拉力下不会发生徐变变形；此外，应在锚固装置中使用耐高温高压试验，以保证其锚固效果的可靠性。
5.结论
本文通过对大跨径预应力混凝土梁桥徐变效应的研究，得到以下结论：(1)徐变会降低材料刚度和强度。(2)徐变会导致桥梁结构变形时间加长。(3)徐变可能引发连锁反应。(4)预应力混凝土梁桥的设计和施工应该充分考虑徐变效应。(5)在预应力锚固系统设计和施工