(論文)連續(xù)梁橋整體頂升方案及應力應變測試研究

文章編號:100926825(2009)0120005203 連續(xù)梁橋整體頂升方案及應力應變測試研究 3 收稿日期:2008209211 3:淮安市科技計劃項目資助(項目編號:HAG062 013) 作者簡介:林 藝(19752 ) , 女,工程師,淮安經濟開發(fā)區(qū)建設房管局,江蘇 淮安 223005 曹茂柏(19682 ) , 男,工程師,淮陰工學院建筑工程系,江蘇 淮安 223001 董 云(19742 ) , 男,博士,講師,淮陰工學院建筑工程系,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為例,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 變法監(jiān)測試頂過程中梁體的應力應變增加值,驗證了整體施工方案的可行性。 關鍵詞:連續(xù)梁,支座,頂升,電阻應變法 中圖分類號:U445. 4文獻標識碼: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,實現京滬高速公路全線貫通以來,投入運營已6年多。 隨著交通條件的不斷改善,公路貨運的快速發(fā)展,超限運輸車輛 也大幅度增長,且有愈演愈烈之勢。公路超限運輸也加速了公 路、 橋梁等設施的損壞。京滬高速公路雙向四車道,廢黃河大橋 單幅橋寬11. 5 m ,上部結構為一聯10孔30 m先簡支后連續(xù)后張 預應力組合箱梁,采用板式橡膠支座,隨服務期延長及超限運輸 的破壞,多處支座出現了破損和脫空,為保證橋梁結構的安全,急 需對部分支座進行更換。 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,在每片預制梁的梁端設兩 個千斤頂,同一橋墩截面四片梁采用同步控制。但由于該橋為 10孔一聯預應力連續(xù)箱梁橋,全橋整體頂升需投入大量的設備, 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 生較大的高差,產生較大的結構內力,經計算分析,同時考慮更換 支座時頂升高度的要求,決定采用三孔同時頂升,相鄰墩頂的最 大高差不大于5 mm ,最大頂升高度可達到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,不得出現高 差,相鄰墩墩頂高差不得大于5 mm。 為驗證頂升方案的可行性,應進行試頂,并在試頂過程中進 行應力應變監(jiān)測,在考慮5 mm不均勻沉降的情況下,在梁端 1. 5 m處的截面應力增加值不大于表1數值。 表1 截面應力增加值 組合箱梁跨徑/ m 控制應力/ 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 應力應變檢測 3. 1 檢測方法 根據測試環(huán)境及測試精度要求,應力應變的檢測采用電阻應 變測量法。電阻應變測量方法是將應變轉換成電信號進行測量 的方法,簡稱電測法。 電測法的基本原理是:將電阻應變片(簡稱應變片)粘貼在被 測構件的表面,當構件發(fā)生變形時,應變片隨著構件一起變形,應 變片的電阻值將發(fā)生相應的變化,通過電阻應變測量儀器(簡稱 電阻應變儀 ) , 可測量出應變片中電阻值的變化,并換算成應變 值,或輸出與應變成正比的模擬電信號(電壓或電流 ) , 用記錄儀 記錄下來,也可用計算機按預定的要求進行數據處理,得到所需 要的應變或應力值。其工作過程為:應變 電阻變化 電壓(或 電流)變化 放大 記錄 數據處理。 3. 2 檢測方案 根據施工頂升方案,在單幅三孔同時頂升過程中,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個斷面同時進行應力應變檢測。為避免接線過長,橫橋向 各斷面采用獨立的電阻應變儀,即用5臺電阻應變儀同時獨立地 進行5個檢測斷面的應力應變測量。另外,為保障測量的精度及 測量結果的可靠性,每根梁的每個斷面均布設3個檢測點,即要 求應變儀的檢測通道不小于12。測點布置位置見圖1。 3. 3 檢測設備及工藝 3. 3. 1 檢測儀器 本次檢測采用XL2101B5 +型靜態(tài)電阻應變儀。 在測量應變時,把粘貼在構件上的應變片接入電橋,將電橋 預調平衡,當構件受力發(fā)生變形時,應變片隨之產生電阻值的變 化,從而破壞了電橋的平衡,產生輸出電壓,由顯示表顯示出應變 的數值。該靜態(tài)電阻應變儀可同時測量40個點的應變,如果要 測量更多點的應變,需另外配備平衡箱。該應變儀可以自動存儲 檢測結果,它還可以通過接口與計算機連接,由計算機對測量數 據進行處理。 3. 3. 2 電阻應變片的粘貼和防護 一般按如下步驟進行: 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) 檢查與分選應變計。根據測試要求,選擇高精度的應變 片,并做外觀檢查,片基上應無氣泡、 脫層,片絲應無褶皺、 斷裂、 銹蝕,引線接頭應牢固可靠。 2) 試件表面處理。將測點處用零號 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。粘貼方法視粘結劑和應變計的 基底不同而定。貼片前按所測部位和所測應變方向用鉛筆、 直尺 畫中心十字線,以便貼片能按劃線位置準確貼片。貼片時先擦洗 應變計基底,晾干后分別在試件及應變計粘貼面涂一層薄而均勻 的膠水,并立即將應變計對準放好,然后其上墊一層玻璃紙,用手 指單向滾壓數次,擠出多余的膠水和氣泡,干燥固化后去掉紙墊。 4) 檢查。用放大鏡檢查應變計是否貼正、 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 在200 M以上)。亦可把應變片接在應變儀上,用橡皮輕壓絲柵, 若應變儀輸出有變,說明片下有氣泡或剝離,應予重貼。 5) 連線組 橋。應變計引出線應加套管并彎曲后焊在接線端子上,組橋導線 從接線端子引出,要求焊點光滑,不得有毛刺、 虛焊現象?？赏凯h(huán) 氧樹脂、 瀝青或點焊箔條,以防止導線移動。 6) 防護。常用的防 護劑有合成橡膠、 環(huán)氧樹脂以及凡士林、 松香、 石蠟等,可根據試 驗的環(huán)境和測試要求對應變片的表面進行涂覆保護。 7) 貼片干 燥后,還必須做以下檢查:a.外觀檢查,應無翹曲,脫膠現象。b. 應變片與試件之間的絕緣電阻檢查,絕緣電阻值應大于200 M 。 c.測量片與補償片的電阻檢查,電阻值應不超過 0. 2 。 8) 若 測量時間較長或電阻片要保持較長時間,則在應變片上必須涂上 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的導線,一端和工作片連接,另一 端和預調平衡箱連接。每根導線都需進行編號,并記下相對應的 測點編號,以免發(fā)生錯誤。 2) 按應變儀、 預調平衡箱的操作規(guī)程 對各測點進行預調平衡。 3) 對測試構件進行幾次加載、 卸載循 環(huán)。消除應變片初受載后的永久變形,使滯后誤差趨于穩(wěn)定。每 次卸載后需進行預調平衡,然后按加載步驟加載,記下應變讀數。 當應變讀數和滯后量趨于恒定時,才可進行正式測量。 4) 系統(tǒng)最 后一次卸載后先檢查一下平衡情況,然后加載進行正式測量,記 錄每級頂升量下各測點的應變讀數。 5) 檢測數據整理及分析。 通過檢測數據的分析和處理,確定各測點的應力應變值。 3. 3. 4 其他注意事項 1) 關于溫度補償。貼有應變片的構件總是處在某一溫度場 中。為排除溫度效應的措施,需要時可用一個應變片作為溫度補 償片,將它粘貼在一塊與被測構件材料相同但不受力的試件上 (墩帽)。將此試件和被測構件放在一起,使它們處于同一溫度場 中。在連接電橋時,使工作片與溫度補償片處于相鄰的橋臂。 2) 關于電阻應變儀讀數修正。如電阻應變儀的靈敏系數無 法調整到與電阻應變片的靈敏系數一致,需對電阻應變儀的讀數 進行如下修正,得到實際應變。 = K儀 K 儀。 其中,K儀為電阻應變儀的靈敏系數;儀為電阻應變儀的讀 數; K為電阻應變片的靈敏系數。 3) 關于檢測排架及操作平臺。檢測需要在跨中及兩端1/ 4 斷面處橫橋向搭設排架,寬度不小于1. 5 m ,頂高度根據現場情況 確定,平臺要穩(wěn)固,以確保檢測精度和操作安全。 3. 4 測試結果及分析 3. 4. 1 應變檢測結果 現場應變檢測的數據見表2。 表2 應變檢測結果 位置頂升端1/ 41/ 23/ 4相鄰墩 1( 內邊梁) 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 梁體強度檢測結果 經現場回彈檢測混凝土強度在52 MPa55 MPa ,與設計強 度相符。 3. 4. 3 檢測結果分析 1) 根據現場強度檢測結果及鋼筋混凝土設計規(guī)范,混凝土的 彈性模量取3.5104MPa ,可計算得到相應的應力,頂升端頂板的 最大壓應力0. 315 MPa ,底板的最大拉應力0. 455 MPa ,相鄰端頂 板的最大壓應力0. 21 MPa ,底板的最大拉應力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反彎,因此梁底仍為拉應力, 梁頂仍為壓應力,與頂升的實際情況相符。 4 結語 經比較,現場檢測出的應力增加值均小于容許應力增加值, 原整體頂升方案及不均勻沉降控制值可行。 參考文獻: 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 .交通運輸工程與信息學報,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)剛構橋梁的設計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:100926825(2009)0120007202 權重敏感性分析在PPP項目多目標決策中的應用 收稿日期:2008209212 作者簡介:韓亞品(19842 ) , 女,華東交通大學土木建筑學院碩士研究生,江西 南昌 330013 蔣根謀(19642 ) , 男,教授,華東交通大學土木建筑學院,江西 南昌 330013 韓亞品 蔣根謀 摘 要:提出運用向量夾角余弦、 加權和法的偏好結構及權重敏感性分析等方法解決PPP項目多目標決策問題,并通過 一個應用算例進行了說明,指出這些方法的應用能使PPP項目多目標決策問題得以更好的解決。 關鍵詞:PPP模式,敏感性分析,多目標決策,權重,方案排序 中圖分類號:TU721. 2文獻標識碼:A PPP項目參與各方雖然沒有達到自身理想的最大利益,但 總收益卻是最大的,實現了 “帕雷托” 效應,即社會效益最大化,這 顯然更符合公共基礎設施建設的宗旨。PPP項目各參與主體的 目標差異決定了PPP項目設計和運作的復雜性,尤其表現在投資 分攤、 收益和風險的分配等多個方面1。只有充分考慮并滿足參 與各方的利益,才能使項目正常運作。針對PPP項目多目標決策 問題,目前的研究還比較少。本文利用向量夾角余弦計算各指標 權重,運用加權和法的偏好結構對各方案進行排序,以便從中選 取最優(yōu)方案,并運用權重敏感性分析的方法,分析權重的變化對 方案排序所造成的影響,在決策時能減小由于敏感屬性權重的微 小變化造成的決策失誤。 1 求屬性所占權重 1. 1 將決策矩陣轉化為規(guī)范化決策矩陣 設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)間型目標的下標集合。對于具有m個方案n個目標 的多目標決策問題,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 策結果的影響,可依據式(1)式(6) 2將所得到的各方案屬性值 矩陣A= ( a ij)mn轉化為規(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 建立各方案指標值的理想最優(yōu)方案U 3 和最劣方 案U3 設a i為第i項指標的適度值,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