(論文)連續(xù)梁橋整體頂升方案及應(yīng)力應(yīng)變測試研究

文章編號(hào):100926825(2009)0120005203 連續(xù)梁橋整體頂升方案及應(yīng)力應(yīng)變測試研究 3 收稿日期:2008209211 3:淮安市科技計(jì)劃項(xiàng)目資助(項(xiàng)目編號(hào):HAG062 013) 作者簡介:林 藝(19752 ) , 女,工程師,淮安經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)建設(shè)房管局,江蘇 淮安 223005 曹茂柏(19682 ) , 男,工程師,淮陰工學(xué)院建筑工程系,江蘇 淮安 223001 董 云(19742 ) , 男,博士,講師,淮陰工學(xué)院建筑工程系,江蘇 淮安 223001 林 藝 曹茂柏 董 云 摘 要:以京滬高速公路淮安廢黃河大橋?yàn)槔?研究了連續(xù)梁橋支座更換工作中多孔橋梁整體頂升方案,并采用電阻應(yīng) 變法監(jiān)測試頂過程中梁體的應(yīng)力應(yīng)變增加值,驗(yàn)證了整體施工方案的可行性。 關(guān)鍵詞:連續(xù)梁,支座,頂升,電阻應(yīng)變法 中圖分類號(hào):U445. 4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 1 工程概況 京滬高速公路是中國大陸第一條全線建成高速公路的國道 主干線。江蘇段起于魯蘇界的新沂市黃墩河北,止于昆山市花 橋,與滬寧高速公路上海段相接,全長480. 15 km ,自2000年年底 建成通車,實(shí)現(xiàn)京滬高速公路全線貫通以來,投入運(yùn)營已6年多。 隨著交通條件的不斷改善,公路貨運(yùn)的快速發(fā)展,超限運(yùn)輸車輛 也大幅度增長,且有愈演愈烈之勢。公路超限運(yùn)輸也加速了公 路、 橋梁等設(shè)施的損壞。京滬高速公路雙向四車道,廢黃河大橋 單幅橋?qū)?1. 5 m ,上部結(jié)構(gòu)為一聯(lián)10孔30 m先簡支后連續(xù)后張 預(yù)應(yīng)力組合箱梁,采用板式橡膠支座,隨服務(wù)期延長及超限運(yùn)輸 的破壞,多處支座出現(xiàn)了破損和脫空,為保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全,急 需對部分支座進(jìn)行更換。 2 梁體整體頂升方案及施工要求 2. 1 頂升方案 梁體頂升采用超薄型同步千斤頂,在每片預(yù)制梁的梁端設(shè)兩 個(gè)千斤頂,同一橋墩截面四片梁采用同步控制。但由于該橋?yàn)?10孔一聯(lián)預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁橋,全橋整體頂升需投入大量的設(shè)備, 且施工中同步頂升的施工控制困難,若逐孔頂升,相鄰墩頂將產(chǎn) 生較大的高差,產(chǎn)生較大的結(jié)構(gòu)內(nèi)力,經(jīng)計(jì)算分析,同時(shí)考慮更換 支座時(shí)頂升高度的要求,決定采用三孔同時(shí)頂升,相鄰墩頂?shù)淖?大高差不大于5 mm ,最大頂升高度可達(dá)到10 mm。 2. 2 施工要求 考慮到京滬高速公路交通量較大,中斷交通將造成較大的社 會(huì)影響,更換支座要求不中斷交通。 梁體頂升過程中,要求同一墩頂采用同步控制,不得出現(xiàn)高 差,相鄰墩墩頂高差不得大于5 mm。 為驗(yàn)證頂升方案的可行性,應(yīng)進(jìn)行試頂,并在試頂過程中進(jìn) 行應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測,在考慮5 mm不均勻沉降的情況下,在梁端 1. 5 m處的截面應(yīng)力增加值不大于表1數(shù)值。 表1 截面應(yīng)力增加值 組合箱梁跨徑/ m 控制應(yīng)力/ MPa 更換支座處相鄰墩 上緣下緣上緣下緣 30- 0. 3550. 5190. 243- 0. 355 3 應(yīng)力應(yīng)變檢測 3. 1 檢測方法 根據(jù)測試環(huán)境及測試精度要求,應(yīng)力應(yīng)變的檢測采用電阻應(yīng) 變測量法。電阻應(yīng)變測量方法是將應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行測量 的方法,簡稱電測法。 電測法的基本原理是:將電阻應(yīng)變片(簡稱應(yīng)變片)粘貼在被 測構(gòu)件的表面,當(dāng)構(gòu)件發(fā)生變形時(shí),應(yīng)變片隨著構(gòu)件一起變形,應(yīng) 變片的電阻值將發(fā)生相應(yīng)的變化,通過電阻應(yīng)變測量儀器(簡稱 電阻應(yīng)變儀 ) , 可測量出應(yīng)變片中電阻值的變化,并換算成應(yīng)變 值,或輸出與應(yīng)變成正比的模擬電信號(hào)(電壓或電流 ) , 用記錄儀 記錄下來,也可用計(jì)算機(jī)按預(yù)定的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,得到所需 要的應(yīng)變或應(yīng)力值。其工作過程為:應(yīng)變 電阻變化 電壓(或 電流)變化 放大 記錄 數(shù)據(jù)處理。 3. 2 檢測方案 根據(jù)施工頂升方案,在單幅三孔同時(shí)頂升過程中,選擇其中 一孔(建議選擇頂升量最大跨 ) , 對4根梁的梁端1. 5 m ,1/ 4跨及 跨中5個(gè)斷面同時(shí)進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變檢測。為避免接線過長,橫橋向 各斷面采用獨(dú)立的電阻應(yīng)變儀,即用5臺(tái)電阻應(yīng)變儀同時(shí)獨(dú)立地 進(jìn)行5個(gè)檢測斷面的應(yīng)力應(yīng)變測量。另外,為保障測量的精度及 測量結(jié)果的可靠性,每根梁的每個(gè)斷面均布設(shè)3個(gè)檢測點(diǎn),即要 求應(yīng)變儀的檢測通道不小于12。測點(diǎn)布置位置見圖1。 3. 3 檢測設(shè)備及工藝 3. 3. 1 檢測儀器 本次檢測采用XL2101B5 +型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。 在測量應(yīng)變時(shí),把粘貼在構(gòu)件上的應(yīng)變片接入電橋,將電橋 預(yù)調(diào)平衡,當(dāng)構(gòu)件受力發(fā)生變形時(shí),應(yīng)變片隨之產(chǎn)生電阻值的變 化,從而破壞了電橋的平衡,產(chǎn)生輸出電壓,由顯示表顯示出應(yīng)變 的數(shù)值。該靜態(tài)電阻應(yīng)變儀可同時(shí)測量40個(gè)點(diǎn)的應(yīng)變,如果要 測量更多點(diǎn)的應(yīng)變,需另外配備平衡箱。該應(yīng)變儀可以自動(dòng)存儲(chǔ) 檢測結(jié)果,它還可以通過接口與計(jì)算機(jī)連接,由計(jì)算機(jī)對測量數(shù) 據(jù)進(jìn)行處理。 3. 3. 2 電阻應(yīng)變片的粘貼和防護(hù) 一般按如下步驟進(jìn)行: 5 第35卷 第1期 2 0 0 9年1月 山 西建筑 SHANXI ARCHITECTURE Vol. 35 No. 1 Jan. 2009 1) 檢查與分選應(yīng)變計(jì)。根據(jù)測試要求,選擇高精度的應(yīng)變 片,并做外觀檢查,片基上應(yīng)無氣泡、 脫層,片絲應(yīng)無褶皺、 斷裂、 銹蝕,引線接頭應(yīng)牢固可靠。 2) 試件表面處理。將測點(diǎn)處用零號(hào) 砂紙打磨成交叉紋路,用4H的鉛筆劃線,用無水酒精或四氯化 碳、 丙酮擦至無垢為止。 3) 粘片。粘貼方法視粘結(jié)劑和應(yīng)變計(jì)的 基底不同而定。貼片前按所測部位和所測應(yīng)變方向用鉛筆、 直尺 畫中心十字線,以便貼片能按劃線位置準(zhǔn)確貼片。貼片時(shí)先擦洗 應(yīng)變計(jì)基底,晾干后分別在試件及應(yīng)變計(jì)粘貼面涂一層薄而均勻 的膠水,并立即將應(yīng)變計(jì)對準(zhǔn)放好,然后其上墊一層玻璃紙,用手 指單向滾壓數(shù)次,擠出多余的膠水和氣泡,干燥固化后去掉紙墊。 4) 檢查。用放大鏡檢查應(yīng)變計(jì)是否貼正、 粘牢、 斷絲,有無氣泡和 褶皺扭翹,然后用兆歐表檢查絲柵與試件之間的絕緣電阻(一般應(yīng) 在200 M以上)。亦可把應(yīng)變片接在應(yīng)變儀上,用橡皮輕壓絲柵, 若應(yīng)變儀輸出有變,說明片下有氣泡或剝離,應(yīng)予重貼。 5) 連線組 橋。應(yīng)變計(jì)引出線應(yīng)加套管并彎曲后焊在接線端子上,組橋?qū)Ь€ 從接線端子引出,要求焊點(diǎn)光滑,不得有毛刺、 虛焊現(xiàn)象?？赏凯h(huán) 氧樹脂、 瀝青或點(diǎn)焊箔條,以防止導(dǎo)線移動(dòng)。 6) 防護(hù)。常用的防 護(hù)劑有合成橡膠、 環(huán)氧樹脂以及凡士林、 松香、 石蠟等,可根據(jù)試 驗(yàn)的環(huán)境和測試要求對應(yīng)變片的表面進(jìn)行涂覆保護(hù)。 7) 貼片干 燥后,還必須做以下檢查:a.外觀檢查,應(yīng)無翹曲,脫膠現(xiàn)象。b. 應(yīng)變片與試件之間的絕緣電阻檢查,絕緣電阻值應(yīng)大于200 M 。 c.測量片與補(bǔ)償片的電阻檢查,電阻值應(yīng)不超過 0. 2 。 8) 若 測量時(shí)間較長或電阻片要保持較長時(shí)間,則在應(yīng)變片上必須涂上 防潮劑,以免電阻片受潮。 3. 3. 3 檢測操作步驟 1) 用相同長度和相同型號(hào)的導(dǎo)線,一端和工作片連接,另一 端和預(yù)調(diào)平衡箱連接。每根導(dǎo)線都需進(jìn)行編號(hào),并記下相對應(yīng)的 測點(diǎn)編號(hào),以免發(fā)生錯(cuò)誤。 2) 按應(yīng)變儀、 預(yù)調(diào)平衡箱的操作規(guī)程 對各測點(diǎn)進(jìn)行預(yù)調(diào)平衡。 3) 對測試構(gòu)件進(jìn)行幾次加載、 卸載循 環(huán)。消除應(yīng)變片初受載后的永久變形,使滯后誤差趨于穩(wěn)定。每 次卸載后需進(jìn)行預(yù)調(diào)平衡,然后按加載步驟加載,記下應(yīng)變讀數(shù)。 當(dāng)應(yīng)變讀數(shù)和滯后量趨于恒定時(shí),才可進(jìn)行正式測量。 4) 系統(tǒng)最 后一次卸載后先檢查一下平衡情況,然后加載進(jìn)行正式測量,記 錄每級(jí)頂升量下各測點(diǎn)的應(yīng)變讀數(shù)。 5) 檢測數(shù)據(jù)整理及分析。 通過檢測數(shù)據(jù)的分析和處理,確定各測點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變值。 3. 3. 4 其他注意事項(xiàng) 1) 關(guān)于溫度補(bǔ)償。貼有應(yīng)變片的構(gòu)件總是處在某一溫度場 中。為排除溫度效應(yīng)的措施,需要時(shí)可用一個(gè)應(yīng)變片作為溫度補(bǔ) 償片,將它粘貼在一塊與被測構(gòu)件材料相同但不受力的試件上 (墩帽)。將此試件和被測構(gòu)件放在一起,使它們處于同一溫度場 中。在連接電橋時(shí),使工作片與溫度補(bǔ)償片處于相鄰的橋臂。 2) 關(guān)于電阻應(yīng)變儀讀數(shù)修正。如電阻應(yīng)變儀的靈敏系數(shù)無 法調(diào)整到與電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)一致,需對電阻應(yīng)變儀的讀數(shù) 進(jìn)行如下修正,得到實(shí)際應(yīng)變。 = K儀 K 儀。 其中,K儀為電阻應(yīng)變儀的靈敏系數(shù);儀為電阻應(yīng)變儀的讀 數(shù); K為電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)。 3) 關(guān)于檢測排架及操作平臺(tái)。檢測需要在跨中及兩端1/ 4 斷面處橫橋向搭設(shè)排架,寬度不小于1. 5 m ,頂高度根據(jù)現(xiàn)場情況 確定,平臺(tái)要穩(wěn)固,以確保檢測精度和操作安全。 3. 4 測試結(jié)果及分析 3. 4. 1 應(yīng)變檢測結(jié)果 現(xiàn)場應(yīng)變檢測的數(shù)據(jù)見表2。 表2 應(yīng)變檢測結(jié)果 位置頂升端1/ 41/ 23/ 4相鄰墩 1( 內(nèi)邊梁) 頂板 00000 - 3- 5- 7- 4- 1 - 5- 8- 10- 9- 4 - 8- 10- 15- 12- 6 底板 00000 57873 81215127 131518169 2 頂板 00000 - 3- 2- 6- 3- 2 - 5- 5- 9- 6- 3 - 7- 9- 12- 10- 5 底板 00000 56654 8910106 121315138 3 頂板 00000 - 3- 3- 4- 3- 2 - 5- 5- 9- 8- 4 - 8- 9- 13- 11- 5 底板 00000 46773 91012115 131417159 4( 外邊梁) 頂板 00000 - 3- 4- 6- 5- 2 - 6- 7- 10- 9- 3 - 9- 10- 14- 11- 4 底板 00000 45653 9912105 111218147 3. 4. 2 梁體強(qiáng)度檢測結(jié)果 經(jīng)現(xiàn)場回彈檢測混凝土強(qiáng)度在52 MPa55 MPa ,與設(shè)計(jì)強(qiáng) 度相符。 3. 4. 3 檢測結(jié)果分析 1) 根據(jù)現(xiàn)場強(qiáng)度檢測結(jié)果及鋼筋混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范,混凝土的 彈性模量取3.5104MPa ,可計(jì)算得到相應(yīng)的應(yīng)力,頂升端頂板的 最大壓應(yīng)力0. 315 MPa ,底板的最大拉應(yīng)力0. 455 MPa ,相鄰端頂 板的最大壓應(yīng)力0. 21 MPa ,底板的最大拉應(yīng)力0. 315 MPa。 2) 由于檢測孔為右幅第十孔,頂升端的梁體處于連續(xù)梁的自 由端,在頂升過程中相鄰墩并未出現(xiàn)反彎,因此梁底仍為拉應(yīng)力, 梁頂仍為壓應(yīng)力,與頂升的實(shí)際情況相符。 4 結(jié)語 經(jīng)比較,現(xiàn)場檢測出的應(yīng)力增加值均小于容許應(yīng)力增加值, 原整體頂升方案及不均勻沉降控制值可行。 參考文獻(xiàn): 1 張坤橋.公路舊橋支座更換方法簡介J .遼寧交通科技, 2004(7) :67268. 2 喬乃洪,陳向輝.公路橋梁板式橡膠支座的病害及維修方法 J .交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào),2006 ,4(3) :1042109. 3 孫德棟,徐永明.混凝土T型梁橋舊橋整體抬高技術(shù)研究 J .中南公路工程,2002(6) :44246. 4 單成林,奉 翔.橋梁加固改造中的整體頂升施工J .中南 公路工程,2002(9) :79280. 5 王滄海,曹洪武.一座雙薄壁墩連續(xù)剛構(gòu)橋梁的設(shè)計(jì)J .山 西建筑,2007 ,33(21) :3302331. 6 35卷 第1期 2 0 0 9年1月 山西建筑 文章編號(hào):100926825(2009)0120007202 權(quán)重敏感性分析在PPP項(xiàng)目多目標(biāo)決策中的應(yīng)用 收稿日期:2008209212 作者簡介:韓亞品(19842 ) , 女,華東交通大學(xué)土木建筑學(xué)院碩士研究生,江西 南昌 330013 蔣根謀(19642 ) , 男,教授,華東交通大學(xué)土木建筑學(xué)院,江西 南昌 330013 韓亞品 蔣根謀 摘 要:提出運(yùn)用向量夾角余弦、 加權(quán)和法的偏好結(jié)構(gòu)及權(quán)重敏感性分析等方法解決PPP項(xiàng)目多目標(biāo)決策問題,并通過 一個(gè)應(yīng)用算例進(jìn)行了說明,指出這些方法的應(yīng)用能使PPP項(xiàng)目多目標(biāo)決策問題得以更好的解決。 關(guān)鍵詞:PPP模式,敏感性分析,多目標(biāo)決策,權(quán)重,方案排序 中圖分類號(hào):TU721. 2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A PPP項(xiàng)目參與各方雖然沒有達(dá)到自身理想的最大利益,但 總收益卻是最大的,實(shí)現(xiàn)了 “帕雷托” 效應(yīng),即社會(huì)效益最大化,這 顯然更符合公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的宗旨。PPP項(xiàng)目各參與主體的 目標(biāo)差異決定了PPP項(xiàng)目設(shè)計(jì)和運(yùn)作的復(fù)雜性,尤其表現(xiàn)在投資 分?jǐn)偂?收益和風(fēng)險(xiǎn)的分配等多個(gè)方面1。只有充分考慮并滿足參 與各方的利益,才能使項(xiàng)目正常運(yùn)作。針對PPP項(xiàng)目多目標(biāo)決策 問題,目前的研究還比較少。本文利用向量夾角余弦計(jì)算各指標(biāo) 權(quán)重,運(yùn)用加權(quán)和法的偏好結(jié)構(gòu)對各方案進(jìn)行排序,以便從中選 取最優(yōu)方案,并運(yùn)用權(quán)重敏感性分析的方法,分析權(quán)重的變化對 方案排序所造成的影響,在決策時(shí)能減小由于敏感屬性權(quán)重的微 小變化造成的決策失誤。 1 求屬性所占權(quán)重 1. 1 將決策矩陣轉(zhuǎn)化為規(guī)范化決策矩陣 設(shè)I = 6 i =1 Ii,其中, Ii為效益型、 成本型、 固定型、 偏離型、 區(qū)間 型、 偏離區(qū)間型目標(biāo)的下標(biāo)集合。對于具有m個(gè)方案n個(gè)目標(biāo) 的多目標(biāo)決策問題,方案集記為A= ai ,1im,決策矩陣為 A= ( a ij)mn,1im ,1jn。為了消除不同物理量綱對決 策結(jié)果的影響,可依據(jù)式(1)式(6) 2將所得到的各方案屬性值 矩陣A= ( a ij)mn轉(zhuǎn)化為規(guī)范化的決策矩陣B= ( b ij)mn: bij=aij- min j aij/max j aij- min j aij,iI1, jN(1) bij=max j aij-aij/max j aij- min j aij,iI2, jN(2) bij= 1 - |aij-ai|/max j |aij-ai|, iI3, jN(3) bij=|aij-i| - min j |aij-i|/max j |aij-i| - min j |aij-i|, iI4, jN(4) bij= 1 - maxqi1-aij, aij-qi2 maxqi1- min j aij,max j aij-qi2 ifaij| qi1, qi2 iI5, jN 1ifaijqi1, qi2 (5) bij= maxqi1-aij, aij-qi2 maxqi1- min j aij,max j aij-qi2 ifaij|qi1, qi2 iI6, jN 0ifaijqi1, qi2 (6) 1. 2 建立各方案指標(biāo)值的理想最優(yōu)方案U 3 和最劣方 案U3 設(shè)a i為第i項(xiàng)指標(biāo)的適度值,建立方法如式 (7) , 式(8) 3所 示: U 3 = ( u 3 1, u 3 2, u 3 m) (7) U3= ( u 13, u23, um3) (8) 其中, u 3 i= max 1jn bij iI1 min 1jn bij iI2 a imin 1jn| bij-a i| iI3 ; ui3= min 1jn bij iI1 max 1jn bij iI2 a imax 1jn| bij-a i| iI3 。 1. 3 構(gòu)造各方案與U 3 , U3的相對偏差矩陣 3 建立方法如式 (9) , 式(10) 3所示。 R= ( r ij)mn (9) =(ij)mn(10) 其中, rij= 1 - |u 3 i-ai| |bij-a i| iI3 |u 3 i-bij| max j bij- min j bij i|I3 ; The study on th