大跨度預應力混凝土橋梁施工應力監(jiān)測中的幾個問題

Word版本，下載可自由編輯大跨度預應力混凝土橋梁施工應力監(jiān)測中的幾個問題關于大跨度預應力混凝土橋梁施工應力監(jiān)測中的幾個問題？下面我為大家具體介紹一下，以供參考。

一、前言

近幾年，我院擔當了十余座大跨度預應力混凝土橋梁施工應力監(jiān)測任務。有斜拉橋、延續(xù)梁及剛構等多種橋式。在完成合同規(guī)定任務的同時，為了提升測試質(zhì)量還做了不少的實驗和探討。按照對混凝土橋梁施工應力的觀測，發(fā)覺目前還有的問題沒有很好的解決，準時總結閱歷教訓，不斷地提升測試質(zhì)量，是當前橋梁建設進展的需要。

隨著橋梁事業(yè)的進展，預應力混凝土橋梁得到廣泛應用，不同橋式的預應力混凝土橋梁在不斷興建，跨度逐步加大，結構也向薄壁輕型進展，懸臂施工中擔心全因素隨之增大。為了避開安裝應力失控，有更多的橋梁對施工舉行監(jiān)控，對施工應力測試也提出了更高的要求?，F(xiàn)在施工應力測試技術遠遠跟不上橋梁工程進展的需要。

本文在總結多年來大跨度預應力混凝土橋梁施工應力測試的基礎上，針對當前測試存在的問題，談談提升測試精度、確保測試質(zhì)量的詳細辦法。

二、提升測試質(zhì)見的探討

混凝土為非勻質(zhì)材料，除受力變形外還有多種因素同樣引起變形。目前對混凝土應力直接測試尚無完美的辦法，仍是利用應變量測再舉行換算，因為多種變形的摻入，使得測試工作變得非常復雜。

溫度對橋梁結構影響很顯然可分兩個方面，一是結構隨溫度變化發(fā)生變形，即熱脹冷縮；另外由日照等緣由引起結構溫差，溫差對結構影響大，也很復雜。

濕度對混凝土結構影響也比較顯然，近來采納泵送混凝土，因為水和水泥用量的增多，于縮變形也隨之變大。

混凝土自身體積變化是由內(nèi)部膠凝材料的水化作用引起的變形，對結構有影響，但不太顯然。

徐變是混凝土特性之一，在荷載不變狀況下，變形在不斷增強。它對結構受力影響顯然，也很復雜。

關于混凝土變形總起來可歸納為兩類：一類是混凝土受力變形，包括荷載彈性變形、徐變變形及溫差引起的變形；另一類為體積變形，是指混凝土溫度變形、濕度變形及自身體積變形等?？捎孟率奖硎荆害趴?ε受力ε體積=

施工應力測試就是將觀測部位在不同工況下由荷載引起彈性應變。荷載量測出來，用下式換算出應力σ荷=Eε荷載式中，E為彈性模量。

而應變測值包括了上述兩類變形。為了得到較精確?????的荷載應變，多年來向來討論如何把其他應變從測值中分別出來。

1.體積變形補償辦法的實驗

水工大壩的監(jiān)測向來采納雙壁筒式無應力計，它由雙層鐵皮筒和填在中間的軟材料構成，它可以消退荷載引起的變形。測值僅是混凝土體積變形，用來補償大壩混凝土體積變形。

70年月在九江長江大橋的沉井實驗中曾用這種無應力計。在沉井尚未下沉時經(jīng)觀測就發(fā)覺無應力計的溫度與應變計不全都。濕度相差更大，當井壁混凝土于縮達200～300微應變時，而無應力計惟獨數(shù)十個微應變，沉井下沉后，因為井壁浸水膨脹，差距才逐漸減小。

據(jù)分析因為簡內(nèi)混凝土周圍有鐵皮和軟材料包圍。影響熱傳導和水簇擁發(fā)，使箱內(nèi)外混凝土在溫度和濕度方面都浮現(xiàn)了差異。

為了進一步驗證還制作了混凝土試塊，同時埋設工作應變計和無應力計。試塊灌注后養(yǎng)生期間就發(fā)覺二者逐漸產(chǎn)生了差別，隨著齡期增長差別越來越大。此時的試塊沒有受力，應變計測值也應和無應力計一樣都是體積變形，二者不全都，證實筒式無應力起不到補償作用。后來還試用過尺寸不同的混凝土塊，內(nèi)設同一型號的應變計，作為補償塊。補償塊與結構上對應的混凝土同時灌注，同樣養(yǎng)生，測試時將補償塊放在觀測的部位，盡量保持同樣的條件。但因為補償塊體積小，界面多，熱傳導及水簇擁發(fā)比較快，后來也發(fā)覺補償塊內(nèi)的溫度和濕度與結構之間存在較大的差別。同樣起不到良好的補償作用。

2.削減溫差及徐變影響的措施

橋梁結構的溫差多來自日照，氣溫驟降也能形成溫差。按照觀測，日照引起的梁頂與梁底溫差可達17～19℃。它能使某些部位產(chǎn)生相當大的溫度應力。也可能使施工中懸臂端產(chǎn)生較大的變位。詳細與結構本身力學特性及周圍約束有關。因為日照引起的溫度場本身又是隨機變量。所以溫差給結構帶來影響相當復雜。

削減溫差影響有效辦法是清晨日出之前舉行量測。日照形成的溫差經(jīng)過一夜基本上趨于平穩(wěn)。惟獨封閉箱內(nèi)外有溫差，但影響不大。清晨不但是梁的各部位溫差最小，而且全橋的各部分溫差也最小。因此清晨日出之前舉行量測是消退溫差影響有效的辦法。

混凝土徐變變形受多種因素影響，比較復雜。其中徐變變形大小與加載齡期長短有關。削減徐變的影響，可采納加密量測次數(shù)，取每次加載前后相對值累計方法，有一定效果。懸臂施工中每澆筑一個梁段需要一定時光，測試可將其中幾個荷載變化比較大的工序選出來。如移掛籃、綁鋼筋、澆混凝土、張拉預應力等，在這些工序舉行前后分離舉行量測，取前后差值疊加累積。這樣雖然不行能將徐變影響徹低分別出去，但總可以削減一部分誤差。

三、關于測試元件的選用

大跨度混凝土橋梁施工應力測試有不少條件限制和一定的困難，因此對測試元件要求也很高。一，測試時光較長，普通在一年左右，有的還要長，要求測試元件長久穩(wěn)定性好；二，荷載增減頻繁，但每次變化量不一定很大，因此要求測試元件敏捷度要高；三、橋梁多為薄壁結構，鋼筋密又沒有預應力，元件埋設困難，元件體積盡可能小，構造容易，不易損壞；四、測點比較簇擁，電線、電纜簇擁在橋面上，因為施工干擾碰傷砸斷常常發(fā)生，因此元件最好有較強的適應性。

按照上述要求，以前多使用電阻差動式應變計，它在敏捷度和長久穩(wěn)定性方面都能滿足要求。體積小安裝埋設也比較便利，但它是通過“電阻變化”的原理做成的傳感器，簡單受溫度的影響，除元件本身受溫度影響需隨時修正外，其電纜及接頭的變化也給測值造成波動。原來混凝土結構的測試就很復雜，再加上元件本身易受外來干擾，更增強測試工作的困難。

后改用振弦式應變計，它在長久穩(wěn)定和敏捷度方面同樣能滿足要求，另外它是利用振頻變化轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的，從構造看鋼弦和外殼同樣是鋼質(zhì)，熱膨脹系數(shù)基本全都，因此對溫度變化不敏感，對導線要求也不高。改用振弦式元件后不但收拾數(shù)據(jù)容易省事，而且從測試結果看邏輯性也好。

但振弦式元件目前還沒有統(tǒng)一標準，生產(chǎn)廠家多是地方小廠，其中的關鍵是對鋼弦的處理。如處理不到位，在長久測試中易于松弛，造成零點飄移，給數(shù)據(jù)分析帶來棘手。使用前最好提前半年購置，然后觀測零點穩(wěn)定狀況。另外還要挑選少數(shù)舉行重標定，校核廠家的標定曲線。

目前振弦式應變計外殼多用鋼管，有些鋼管壁厚，使用前應檢查應變計本身的剛度，如大于同截面混凝土剛度時，還要利用實驗找出兩者剛度比對測值舉行修正。

振弦式應變計因構造關系，對拉應力測試誤差大，當觀測部位有拉應力浮現(xiàn)時，應改用其他測試元件。

四、關于測試中幾個應注重的問題

施工應力監(jiān)測涉及到的資料和數(shù)據(jù)無數(shù)。除設計資料外，施工方面也無數(shù)，如施工工藝、施工計劃、施工組織設計及掛籃、模板有關數(shù)據(jù)。橋上主要施工機具設備的分量及其他施工荷載等。事前應仔細收集、認真調(diào)查。

對結構舉行理論分析計算非常須要。測試應按照需要建立自己的計算系統(tǒng)。事先對觀測部位在各種工況下的應力狀態(tài)舉行分析和計算，做到心中有數(shù)。

應變計安裝要經(jīng)受混凝土澆注、振搗及混凝土硬化等過程。尤其是混凝土硬化是一個很復雜的變化過程，有水化熱溫升和自身體積的收縮。因為溫度場及于縮變化不均，往往造成殘余應力會影響應變計，造成讀數(shù)波動大也不穩(wěn)定。為了確定測點初始值，混凝土澆注后應該跟蹤觀測，以穩(wěn)定后的測值作為初始值。有的測點需較長時光才干穩(wěn)定，又要協(xié)作施工舉行量測，對這部分測點，當發(fā)覺數(shù)據(jù)有顯然不合理時，可以舉行適當調(diào)節(jié)。

大跨度橋梁施工過程中，不行避開會浮現(xiàn)一些問題，有時會打亂正常施工挨次，施工荷載也會變化，測試時應注重變化，并作好記錄。不少變化將直接影響測試結果。

另外測試中發(fā)覺個別測點異樣，應準時檢查，發(fā)覺干擾盡快排解。按照閱歷，當測點附近停放施工機具材料或因上面有積水，也會給測試結果帶來影響。

對能反映結構工作特性應力比較集中的測試部位，應適當多設元件，以防安裝或測試過程中造成損壞而測不到關鍵數(shù)據(jù)，還可以采納不同的手段或其他類型元件，同時舉行測試。

因為混凝土性質(zhì)有變易性，在施工應力測試中，應按照工地實際狀況，做一些有關混凝土性質(zhì)的實驗和觀測，如混凝土彈性模量、于縮量，如有條件還可舉行其他方面觀測，通過這些數(shù)據(jù)對測試資料舉行分析，可能削減一部分誤差。

觀測資料除準時收拾交托付單位外，還要舉行系統(tǒng)分析，發(fā)覺不正?；蜻^大偏差時，找出緣由，盡早地舉行修正。從以往觀測資料看，實測與理論計算總有差距。測試數(shù)據(jù)與計算值存在偏差是正常的，施工中懸澆塊件超重，施工荷載變化，徐變造成的誤差及測試元件和儀器的誤差，都會給測值帶來偏差。

正由于施工應力測試工作難度比較大，所以要組織有一定閱歷人員長駐現(xiàn)場，除仔細細致舉行測試工作外，還要不斷分析討論，探討提升測試精度。從以前測試狀況看，參