大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工應(yīng)力監(jiān)測(cè)中的幾個(gè)問(wèn)題

Word版本，下載可自由編輯大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工應(yīng)力監(jiān)測(cè)中的幾個(gè)問(wèn)題關(guān)于大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工應(yīng)力監(jiān)測(cè)中的幾個(gè)問(wèn)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(dān)當(dāng)了十余座大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工應(yīng)力監(jiān)測(cè)任務(wù)。有斜拉橋、延續(xù)梁及剛構(gòu)等多種橋式。在完成合同規(guī)定任務(wù)的同時(shí)，為了提升測(cè)試質(zhì)量還做了不少的實(shí)驗(yàn)和探討。按照對(duì)混凝土橋梁施工應(yīng)力的觀測(cè)，發(fā)覺(jué)目前還有的問(wèn)題沒(méi)有很好的解決，準(zhǔn)時(shí)總結(jié)閱歷教訓(xùn)，不斷地提升測(cè)試質(zhì)量，是當(dāng)前橋梁建設(shè)進(jìn)展的需要。

隨著橋梁事業(yè)的進(jìn)展，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁得到廣泛應(yīng)用，不同橋式的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁在不斷興建，跨度逐步加大，結(jié)構(gòu)也向薄壁輕型進(jìn)展，懸臂施工中擔(dān)心全因素隨之增大。為了避開(kāi)安裝應(yīng)力失控，有更多的橋梁對(duì)施工舉行監(jiān)控，對(duì)施工應(yīng)力測(cè)試也提出了更高的要求?，F(xiàn)在施工應(yīng)力測(cè)試技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上橋梁工程進(jìn)展的需要。

本文在總結(jié)多年來(lái)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工應(yīng)力測(cè)試的基礎(chǔ)上，針對(duì)當(dāng)前測(cè)試存在的問(wèn)題，談?wù)勌嵘郎y(cè)試精度、確保測(cè)試質(zhì)量的詳細(xì)辦法。

二、提升測(cè)試質(zhì)見(jiàn)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(duì)混凝土應(yīng)力直接測(cè)試尚無(wú)完美的辦法，仍是利用應(yīng)變量測(cè)再舉行換算，因?yàn)槎喾N變形的摻入，使得測(cè)試工作變得非常復(fù)雜。

溫度對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)影響很顯然可分兩個(gè)方面，一是結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)溫差，溫差對(duì)結(jié)構(gòu)影響大，也很復(fù)雜。

濕度對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)影響也比較顯然，近來(lái)采納泵送混凝土，因?yàn)樗退嘤昧康脑龆?，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(duì)結(jié)構(gòu)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(qiáng)。它對(duì)結(jié)構(gòu)受力影響顯然，也很復(fù)雜。

關(guān)于混凝土變形總起來(lái)可歸納為兩類(lèi)：一類(lèi)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(lèi)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(yīng)力測(cè)試就是將觀測(cè)部位在不同工況下由荷載引起彈性應(yīng)變。荷載量測(cè)出來(lái)，用下式換算出應(yīng)力σ荷=Eε荷載式中，E為彈性模量。

而應(yīng)變測(cè)值包括了上述兩類(lèi)變形。為了得到較精確?????的荷載應(yīng)變，多年來(lái)向來(lái)討論如何把其他應(yīng)變從測(cè)值中分別出來(lái)。

1.體積變形補(bǔ)償辦法的實(shí)驗(yàn)

水工大壩的監(jiān)測(cè)向來(lái)采納雙壁筒式無(wú)應(yīng)力計(jì)，它由雙層鐵皮筒和填在中間的軟材料構(gòu)成，它可以消退荷載引起的變形。測(cè)值僅是混凝土體積變形，用來(lái)補(bǔ)償大壩混凝土體積變形。

70年月在九江長(zhǎng)江大橋的沉井實(shí)驗(yàn)中曾用這種無(wú)應(yīng)力計(jì)。在沉井尚未下沉?xí)r經(jīng)觀測(cè)就發(fā)覺(jué)無(wú)應(yīng)力計(jì)的溫度與應(yīng)變計(jì)不全都。濕度相差更大，當(dāng)井壁混凝土于縮達(dá)200～300微應(yīng)變時(shí)，而無(wú)應(yīng)力計(jì)惟獨(dú)數(shù)十個(gè)微應(yīng)變，沉井下沉后，因?yàn)榫诮蛎?，差距才逐漸減小。

據(jù)分析因?yàn)楹?jiǎn)內(nèi)混凝土周?chē)需F皮和軟材料包圍。影響熱傳導(dǎo)和水簇?fù)戆l(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(jìn)一步驗(yàn)證還制作了混凝土試塊，同時(shí)埋設(shè)工作應(yīng)變計(jì)和無(wú)應(yīng)力計(jì)。試塊灌注后養(yǎng)生期間就發(fā)覺(jué)二者逐漸產(chǎn)生了差別，隨著齡期增長(zhǎng)差別越來(lái)越大。此時(shí)的試塊沒(méi)有受力，應(yīng)變計(jì)測(cè)值也應(yīng)和無(wú)應(yīng)力計(jì)一樣都是體積變形，二者不全都，證實(shí)筒式無(wú)應(yīng)力起不到補(bǔ)償作用。后來(lái)還試用過(guò)尺寸不同的混凝土塊，內(nèi)設(shè)同一型號(hào)的應(yīng)變計(jì)，作為補(bǔ)償塊。補(bǔ)償塊與結(jié)構(gòu)上對(duì)應(yīng)的混凝土同時(shí)灌注，同樣養(yǎng)生，測(cè)試時(shí)將補(bǔ)償塊放在觀測(cè)的部位，盡量保持同樣的條件。但因?yàn)檠a(bǔ)償塊體積小，界面多，熱傳導(dǎo)及水簇?fù)戆l(fā)比較快，后來(lái)也發(fā)覺(jué)補(bǔ)償塊內(nèi)的溫度和濕度與結(jié)構(gòu)之間存在較大的差別。同樣起不到良好的補(bǔ)償作用。

2.削減溫差及徐變影響的措施

橋梁結(jié)構(gòu)的溫差多來(lái)自日照，氣溫驟降也能形成溫差。按照觀測(cè)，日照引起的梁頂與梁底溫差可達(dá)17～19℃。它能使某些部位產(chǎn)生相當(dāng)大的溫度應(yīng)力。也可能使施工中懸臂端產(chǎn)生較大的變位。詳細(xì)與結(jié)構(gòu)本身力學(xué)特性及周?chē)s束有關(guān)。因?yàn)槿照找鸬臏囟葓?chǎng)本身又是隨機(jī)變量。所以溫差給結(jié)構(gòu)帶來(lái)影響相當(dāng)復(fù)雜。

削減溫差影響有效辦法是清晨日出之前舉行量測(cè)。日照形成的溫差經(jīng)過(guò)一夜基本上趨于平穩(wěn)。惟獨(dú)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(cè)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(fù)雜。其中徐變變形大小與加載齡期長(zhǎng)短有關(guān)。削減徐變的影響，可采納加密量測(cè)次數(shù)，取每次加載前后相對(duì)值累計(jì)方法，有一定效果。懸臂施工中每澆筑一個(gè)梁段需要一定時(shí)光，測(cè)試可將其中幾個(gè)荷載變化比較大的工序選出來(lái)。如移掛籃、綁鋼筋、澆混凝土、張拉預(yù)應(yīng)力等，在這些工序舉行前后分離舉行量測(cè)，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(guān)于測(cè)試元件的選用

大跨度混凝土橋梁施工應(yīng)力測(cè)試有不少條件限制和一定的困難，因此對(duì)測(cè)試元件要求也很高。一，測(cè)試時(shí)光較長(zhǎng)，普通在一年左右，有的還要長(zhǎng)，要求測(cè)試元件長(zhǎng)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(cè)試元件敏捷度要高；三、橋梁多為薄壁結(jié)構(gòu)，鋼筋密又沒(méi)有預(yù)應(yīng)力，元件埋設(shè)困難，元件體積盡可能小，構(gòu)造容易，不易損壞；四、測(cè)點(diǎn)比較簇?fù)?，電線、電纜簇?fù)碓跇蛎嫔?，因?yàn)槭┕じ蓴_碰傷砸斷常常發(fā)生，因此元件最好有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

按照上述要求，以前多使用電阻差動(dòng)式應(yīng)變計(jì)，它在敏捷度和長(zhǎng)久穩(wěn)定性方面都能滿(mǎn)足要求。體積小安裝埋設(shè)也比較便利，但它是通過(guò)“電阻變化”的原理做成的傳感器，簡(jiǎn)單受溫度的影響，除元件本身受溫度影響需隨時(shí)修正外，其電纜及接頭的變化也給測(cè)值造成波動(dòng)。原來(lái)混凝土結(jié)構(gòu)的測(cè)試就很復(fù)雜，再加上元件本身易受外來(lái)干擾，更增強(qiáng)測(cè)試工作的困難。

后改用振弦式應(yīng)變計(jì)，它在長(zhǎng)久穩(wěn)定和敏捷度方面同樣能滿(mǎn)足要求，另外它是利用振頻變化轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的，從構(gòu)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(duì)溫度變化不敏感，對(duì)導(dǎo)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(cè)試結(jié)果看邏輯性也好。

但振弦式元件目前還沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)廠家多是地方小廠，其中的關(guān)鍵是對(duì)鋼弦的處理。如處理不到位，在長(zhǎng)久測(cè)試中易于松弛，造成零點(diǎn)飄移，給數(shù)據(jù)分析帶來(lái)棘手。使用前最好提前半年購(gòu)置，然后觀測(cè)零點(diǎn)穩(wěn)定狀況。另外還要挑選少數(shù)舉行重標(biāo)定，校核廠家的標(biāo)定曲線。

目前振弦式應(yīng)變計(jì)外殼多用鋼管，有些鋼管壁厚，使用前應(yīng)檢查應(yīng)變計(jì)本身的剛度，如大于同截面混凝土剛度時(shí)，還要利用實(shí)驗(yàn)找出兩者剛度比對(duì)測(cè)值舉行修正。

振弦式應(yīng)變計(jì)因構(gòu)造關(guān)系，對(duì)拉應(yīng)力測(cè)試誤差大，當(dāng)觀測(cè)部位有拉應(yīng)力浮現(xiàn)時(shí)，應(yīng)改用其他測(cè)試元件。

四、關(guān)于測(cè)試中幾個(gè)應(yīng)注重的問(wèn)題

施工應(yīng)力監(jiān)測(cè)涉及到的資料和數(shù)據(jù)無(wú)數(shù)。除設(shè)計(jì)資料外，施工方面也無(wú)數(shù)，如施工工藝、施工計(jì)劃、施工組織設(shè)計(jì)及掛籃、模板有關(guān)數(shù)據(jù)。橋上主要施工機(jī)具設(shè)備的分量及其他施工荷載等。事前應(yīng)仔細(xì)收集、認(rèn)真調(diào)查。

對(duì)結(jié)構(gòu)舉行理論分析計(jì)算非常須要。測(cè)試應(yīng)按照需要建立自己的計(jì)算系統(tǒng)。事先對(duì)觀測(cè)部位在各種工況下的應(yīng)力狀態(tài)舉行分析和計(jì)算，做到心中有數(shù)。

應(yīng)變計(jì)安裝要經(jīng)受混凝土澆注、振搗及混凝土硬化等過(guò)程。尤其是混凝土硬化是一個(gè)很復(fù)雜的變化過(guò)程，有水化熱溫升和自身體積的收縮。因?yàn)闇囟葓?chǎng)及于縮變化不均，往往造成殘余應(yīng)力會(huì)影響應(yīng)變計(jì)，造成讀數(shù)波動(dòng)大也不穩(wěn)定。為了確定測(cè)點(diǎn)初始值，混凝土澆注后應(yīng)該跟蹤觀測(cè)，以穩(wěn)定后的測(cè)值作為初始值。有的測(cè)點(diǎn)需較長(zhǎng)時(shí)光才干穩(wěn)定，又要協(xié)作施工舉行量測(cè)，對(duì)這部分測(cè)點(diǎn)，當(dāng)發(fā)覺(jué)數(shù)據(jù)有顯然不合理時(shí)，可以舉行適當(dāng)調(diào)節(jié)。

大跨度橋梁施工過(guò)程中，不行避開(kāi)會(huì)浮現(xiàn)一些問(wèn)題，有時(shí)會(huì)打亂正常施工挨次，施工荷載也會(huì)變化，測(cè)試時(shí)應(yīng)注重變化，并作好記錄。不少變化將直接影響測(cè)試結(jié)果。

另外測(cè)試中發(fā)覺(jué)個(gè)別測(cè)點(diǎn)異樣，應(yīng)準(zhǔn)時(shí)檢查，發(fā)覺(jué)干擾盡快排解。按照閱歷，當(dāng)測(cè)點(diǎn)附近停放施工機(jī)具材料或因上面有積水，也會(huì)給測(cè)試結(jié)果帶來(lái)影響。

對(duì)能反映結(jié)構(gòu)工作特性應(yīng)力比較集中的測(cè)試部位，應(yīng)適當(dāng)多設(shè)元件，以防安裝或測(cè)試過(guò)程中造成損壞而測(cè)不到關(guān)鍵數(shù)據(jù)，還可以采納不同的手段或其他類(lèi)型元件，同時(shí)舉行測(cè)試。

因?yàn)榛炷列再|(zhì)有變易性，在施工應(yīng)力測(cè)試中，應(yīng)按照工地實(shí)際狀況，做一些有關(guān)混凝土性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)，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(cè)，通過(guò)這些數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)試資料舉行分析，可能削減一部分誤差。

觀測(cè)資料除準(zhǔn)時(shí)收拾交托付單位外，還要舉行系統(tǒng)分析，發(fā)覺(jué)不正?；蜻^(guò)大偏差時(shí)，找出緣由，盡早地舉行修正。從以往觀測(cè)資料看，實(shí)測(cè)與理論計(jì)算總有差距。測(cè)試數(shù)據(jù)與計(jì)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?cè)斐傻恼`差及測(cè)試元件和儀器的誤差，都會(huì)給測(cè)值帶來(lái)偏差。

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