橋梁施工中應(yīng)力監(jiān)控實(shí)測(cè)數(shù)值修正

1、橋梁施工中應(yīng)力監(jiān)控實(shí)測(cè)數(shù)值修正*在橋梁的施工監(jiān)控中，根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)范大跨徑的橋梁必須進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)控以監(jiān)測(cè)橋梁在施工過程中的應(yīng)力情況，預(yù)防橋梁在施工過程中發(fā)生安全和質(zhì)量事故，為安全施工提供有力保障。具體原理為采集懸臂梁在施工過程中的彈性變形，通過混凝土應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系計(jì)算應(yīng)力。但在實(shí)際應(yīng)力監(jiān)控的過程中由于混凝土同時(shí)會(huì)產(chǎn)生收縮徐變、熱脹冷縮等非應(yīng)力應(yīng)變，這會(huì)導(dǎo)致實(shí)測(cè)的混凝土應(yīng)變值與理論應(yīng)變值存在一定誤差。為準(zhǔn)確反映懸臂梁內(nèi)部的應(yīng)力情況，需要對(duì)非應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行剔除，本論述針對(duì)收縮徐變應(yīng)變的剔除方法進(jìn)行討論。應(yīng)力監(jiān)控基本原理應(yīng)力監(jiān)控目的是為了監(jiān)控橋梁在施工過程中混凝土內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)，防止因應(yīng)力過大產(chǎn)生

2、裂縫而降低梁體的剛度和耐久性，引起梁體的局部破壞，進(jìn)而引起橋梁坊塌事故的發(fā)生。應(yīng)力監(jiān)控的具體方法為：在橋梁施工過程中，提前設(shè)計(jì)好應(yīng)力監(jiān)控控制截面的位置，在綁扎鋼筋階段將鋼弦式應(yīng)變計(jì)綁在綁扎好的鋼筋上，在澆筑混凝土后，鋼弦式應(yīng)變計(jì)就埋入混凝土中，和混凝土共同變形。因而可以采集到混凝土的應(yīng)變數(shù)據(jù)。根據(jù)混凝土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可以計(jì)算出其內(nèi)部的應(yīng)力大小?；炷恋膽?yīng)力應(yīng)變關(guān)系可以表達(dá)為：a=sE其中。是混凝土的應(yīng)力，是混凝土的彈性應(yīng)變，E為混凝土的彈性模量。在實(shí)際工程中用應(yīng)變計(jì)測(cè)得的應(yīng)變?yōu)槎鄠€(gè)應(yīng)變的總和。除因應(yīng)力產(chǎn)生的實(shí)測(cè)彈性應(yīng)變外還包括長(zhǎng)期荷載作用下的混凝土的徐變應(yīng)變、由不均勻溫度場(chǎng)產(chǎn)生徐的溫度應(yīng)力導(dǎo)致

3、的應(yīng)變、由于天氣氣溫變化而產(chǎn)生的應(yīng)變（即熱脹冷縮）溫度場(chǎng)溫、由濕度引起的體積變化產(chǎn)生的應(yīng)變。可由下式表示：差濕度占實(shí)冊(cè)=（込甲十%+禺si度垢）+（%瀝十疔-在懸臂梁橋的施工階段，由于沒有中跨合攏，整個(gè)結(jié)構(gòu)體系為靜定體系。此時(shí)，除彈性應(yīng)變外其他應(yīng)變因?yàn)椴皇艿街車炷恋募s束和邊界條件的約束，因此不會(huì)引起混凝土產(chǎn)生應(yīng)力，稱為非應(yīng)力應(yīng)變。在工程中為了從實(shí)測(cè)應(yīng)變中得到混凝土的彈性應(yīng)變，必須對(duì)非應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行補(bǔ)償，將非應(yīng)力應(yīng)變剔除。收縮徐變應(yīng)變是非應(yīng)力應(yīng)變的一種，為在荷載的長(zhǎng)期作用下，混凝土的變形隨時(shí)間而增加，此時(shí)混凝土內(nèi)部的應(yīng)力不產(chǎn)生變化，但隨著時(shí)間的增加收縮徐變應(yīng)變也會(huì)持續(xù)增大。收縮徐變應(yīng)變剔除方法

4、如圖1所示，根據(jù)壓應(yīng)力與混凝土徐變的關(guān)系可知，當(dāng)壓應(yīng)力O0.5f時(shí)，c徐變和壓應(yīng)力之間大致成正比的關(guān)系，同一時(shí)刻不同應(yīng)力下各個(gè)曲線的徐變應(yīng)變差值大致相同，為線性徐變。圖中縱軸表示徐變應(yīng)變，橫軸表示時(shí)間。圖1壓應(yīng)力與徐變的關(guān)系目前，國(guó)內(nèi)的混凝土梁橋在施工過程中，壓應(yīng)力的控制指標(biāo)一般為0.5倍的抗壓強(qiáng)度，這時(shí)的混凝土徐變?yōu)榫€性徐變，可按線性徐變理論進(jìn)行計(jì)算。單向受壓的混凝土從t時(shí)刻開始受到單位應(yīng)力的作用，乍用時(shí)間持續(xù)t后混0凝土所產(chǎn)生形變的總應(yīng)變可用下式表示：式中表示混凝E(t)土在t時(shí)刻的瞬時(shí)彈性模量，申(t,t)表示混凝土的徐變系000數(shù)。當(dāng)作用荷載是在混凝土的不同齡期分階段施加在混凝土上的離

5、散荷載時(shí)，其在以后任意時(shí)刻的t的總應(yīng)變可以表示為：當(dāng)作用荷載是隨時(shí)間連續(xù)變化的應(yīng)力時(shí)，總應(yīng)變可表達(dá)為：鞏以A普*1+颯)+丄卑弓擊(1+就仏)曲+比仇4)在(1)、(2)式中，o(t)為混凝土的初始應(yīng)力，E(t)為混凝土在t時(shí)刻的000彈性模量,(t,t)為混凝土的收縮應(yīng)變，可由下式計(jì)算：s0式中，申分別為混凝土收縮和徐變的終極值，可由規(guī)范JTJ023查得。S,88工程應(yīng)用某在建混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)為(39+70+39)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，單箱單室截面組成，箱梁底寬5.0m，頂板全寬10.0m;下部結(jié)構(gòu)中墩采用薄壁式墩，主梁過渡墩采用雙柱式墩。箱梁?jiǎn)蜗鋯问医孛嬖跈M向方向坡度為：底板橫坡坡

6、度為0%，頂板為2%的雙線橫坡，通過調(diào)整箱梁的頂板高度實(shí)現(xiàn)。箱梁的高度為：懸臂根部截面4.2m，跨中截面2.0m,梁高的變化符合二次拋物線。頂板厚度為0.28m,腹板厚0.45m0.65m,底板厚0.260.6m。橫隔板分別設(shè)在中支點(diǎn)、邊支點(diǎn)和中跨跨中處，厚度分別為2.2m、1.2m和0.30m，均設(shè)置了人孔以便施工。大橋主橋應(yīng)力測(cè)量斷面布置如圖2所示。其中：1-1截面、12-12截面為邊跨合龍段中間位置；2-2截面、11-11截面為邊跨1/4L截面；3-3截面、4-4截面、9-9截面和10-10截面為懸臂根部1#梁段中間截面;5-5截面、8-8截面為中跨1/4L截面；6(7)-6(7)截面為

7、中跨合龍段截面。圖2應(yīng)力監(jiān)測(cè)截面布置圖(單位：cm)箱梁截面應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置如圖3所示。圖3主梁截面應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置圖(單位：cm)選取5-5截面頂板的P1、P2、P3點(diǎn)作為研究對(duì)象，研究在施工荷載作用下，實(shí)測(cè)混凝土應(yīng)力與理論計(jì)算的混凝土應(yīng)力之間的誤差分析，并觀察在剔除因混凝土收縮徐變產(chǎn)生的應(yīng)變后的誤差。施工荷載是不同時(shí)間施加在混凝土上的離散荷載，通過式（2）及C50混凝土的彈性模量時(shí)間函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，可得每一荷載工況下混凝土的收縮徐變應(yīng)變及其產(chǎn)生的應(yīng)力，將實(shí)測(cè)應(yīng)變計(jì)算得到的實(shí)測(cè)應(yīng)力值、扣除收縮徐變應(yīng)變后的理論實(shí)際應(yīng)力值和模型所得的理論應(yīng)力值繪圖表示。頂板P1點(diǎn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理結(jié)果如圖4所示。otss際力

8、ffi111閔H雷圖4頂板P1點(diǎn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果頂板P2點(diǎn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理結(jié)果如圖5所示。圖5頂板P2點(diǎn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果頂板P3點(diǎn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理結(jié)果如圖6所示。圖6頂板P3點(diǎn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果考慮到混凝土的彈性模量是隨著混凝土齡期的增長(zhǎng)而不斷增加的，因此在澆筑混凝土前期的荷載工況中，收縮徐變的影響較小，隨著齡期增長(zhǎng)，后期荷載工況下的數(shù)據(jù)更能反映實(shí)際情況。觀察以上數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在澆筑混凝土初期，由于應(yīng)力值較小，且混凝土彈性模量較小，收縮徐變對(duì)于應(yīng)力監(jiān)控的影響并不大。隨著施工階段的進(jìn)行，混凝土內(nèi)部應(yīng)力和彈性模量不斷增長(zhǎng)，混凝土收縮徐變對(duì)于應(yīng)力監(jiān)控的影響也越來越大，到最后中跨合攏時(shí)由收縮徐變所產(chǎn)生的虛假應(yīng)力占整體誤差的一半左右。結(jié)論根據(jù)數(shù)據(jù)分析可知，在應(yīng)力監(jiān)控中混凝土收縮徐變對(duì)混凝土實(shí)際應(yīng)力的測(cè)量有著明顯的影響，占整體誤差的百分之五十左右，在剔除因收縮徐變引起的應(yīng)力后，混凝土應(yīng)力的理論值更加接近實(shí)際值。本論述所提到的剔除混凝土的收縮徐變應(yīng)變方法具有一定的可行性，可在工程當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用。另外，考慮到剪力滯效應(yīng)的影響