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1

　　一、前言

　　近幾年，我院承擔(dān)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、連續(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)，為了提高測(cè)試質(zhì)量還做了不少的試驗(yàn)和探討。根據(jù)對(duì)混凝土橋梁施工應(yīng)力的觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)目前還有些問(wèn)題沒(méi)有很好的解決，及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷地提高測(cè)試質(zhì)量，是當(dāng)前橋梁建設(shè)發(fā)展的需要。

　　隨著橋梁事業(yè)的發(fā)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)也向薄壁輕型發(fā)展，懸臂施工中不安全因素隨之增大。為了避免安裝應(yīng)力失控，有更多的橋梁對(duì)施工進(jìn)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)跟不上橋梁工程發(fā)展的需要。轉(zhuǎn)自環(huán)球網(wǎng)校edu24ol.com

　　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)勌岣邷y(cè)試精度、確保測(cè)試質(zhì)量的具體方法。

　　二、提高測(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)完善的方法，仍是通過(guò)應(yīng)變量測(cè)再進(jìn)行換算，由于多種變形的摻入，使得測(cè)試工作變得十分復(fù)雜。

　　溫度對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)影響很明顯可分兩個(gè)方面，一是結(jié)構(gòu)隨溫度變化發(fā)生變形，即熱脹冷縮;另外由日照等原因引起結(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)影響也比較明顯，近來(lái)采用泵送混凝土，由于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(duì)結(jié)構(gòu)有影響，但不太明顯。

　　徐變是混凝土特性之一，在荷載不變情況下，變形在不斷增加。它對(duì)結(jié)構(gòu)受力影響明顯，也很復(fù)雜。

　　關(guān)于混凝土變形總起來(lái)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?/p>

　　ε總=ε受力+ε體積=(ε何載+ε徐變+ε溫差)+(ε溫+ε濕+ε自)

　　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)值包括了上述兩類變形。為了得到較準(zhǔn)確的荷載應(yīng)變，多年來(lái)一直研究如何把其他應(yīng)變從測(cè)值中分離出來(lái)。

　　1.體積變形補(bǔ)償方法的試驗(yàn)

　　水工大壩的監(jiān)測(cè)一直采用雙壁筒式無(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，見(jiàn)圖1。它可以消除荷載引起的變形。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年代在九江長(zhǎng)江大橋的沉井試驗(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)現(xiàn)無(wú)應(yīng)力計(jì)的溫度與應(yīng)變計(jì)不一致。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)只有數(shù)十個(gè)微應(yīng)變，沉井下沉后，由于井壁浸水膨脹，差距才逐漸減小。

　　據(jù)分析由于簡(jiǎn)內(nèi)混凝土周圍有鐵皮和軟材料包圍。影響熱傳導(dǎo)和水分散發(fā)，使箱內(nèi)外混凝土在溫度和濕度方面都出現(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)現(xiàn)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，二者不一致，證明筒式無(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。但由于補(bǔ)償塊體積小，界面多，熱傳導(dǎo)及水分散發(fā)比較快，后來(lái)也發(fā)現(xiàn)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。轉(zhuǎn)自環(huán)球網(wǎng)校edu24ol.com

　　以上教訓(xùn)使我們認(rèn)識(shí)到無(wú)應(yīng)力計(jì)補(bǔ)償效果好壞取決于在溫度和濕度方面能否與工作應(yīng)變計(jì)保持同步，為此我們將筒式無(wú)應(yīng)力計(jì)改為半筒式，見(jiàn)圖2。

　　為了試驗(yàn)這種無(wú)應(yīng)力計(jì)補(bǔ)償效果，曾制作大型混凝土試塊，里面埋設(shè)幾種尺寸不同的半筒式無(wú)應(yīng)力計(jì)及對(duì)應(yīng)的工作應(yīng)變計(jì)(DI-100)，見(jiàn)圖3。將試塊放在露天和水下分別進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)，然后將試塊放在壓力機(jī)加載驗(yàn)證無(wú)應(yīng)力計(jì)對(duì)荷載隔離效果。

　　圖4為試塊中一種無(wú)應(yīng)力計(jì)與應(yīng)變計(jì)在日照下觀測(cè)的"應(yīng)變-時(shí)間曲和"溫度一時(shí)間曲線"。圖5是試塊在水中觀測(cè)的無(wú)應(yīng)力計(jì)及應(yīng)變計(jì)的"應(yīng)變-時(shí)間曲線"和"溫度-時(shí)間曲線"。圖6是試塊在壓力機(jī)加載時(shí)的"應(yīng)變-荷載曲線"。從觀測(cè)曲線可以看出，尤應(yīng)力計(jì)不論在日照下和水中，它與應(yīng)變計(jì)在應(yīng)變和溫度方面基本上是同步的，隔離荷載效果也很好，試驗(yàn)證明半筒式無(wú)應(yīng)力計(jì)有較好的補(bǔ)償效果。

　　此后一直使用這種無(wú)應(yīng)力計(jì)，據(jù)幾座橋的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)看，補(bǔ)償效果是令人滿意的。

　　有些橋梁在橫向未設(shè)預(yù)應(yīng)力，還可采用圖7所示補(bǔ)償形式，在垂直方向安裝同樣的應(yīng)變計(jì)，其測(cè)值經(jīng)過(guò)泊桑比的換算，同樣可進(jìn)行補(bǔ)償。這種補(bǔ)償形式安裝方便，不需其他設(shè)備，從使用效果看也很好。

　　上述兩種補(bǔ)償形式，要達(dá)到預(yù)期的補(bǔ)償效果，還有幾點(diǎn)應(yīng)弓愧注意。一是要設(shè)法將補(bǔ)償和工作的兩個(gè)應(yīng)變計(jì)埋設(shè)距混凝土表面同等，只有這樣才能使兩者在溫度和濕度保持同步;二是無(wú)應(yīng)力計(jì)和應(yīng)變計(jì)應(yīng)選擇溫度場(chǎng)相同或接近的位置進(jìn)行埋設(shè);三是工作和補(bǔ)償?shù)膬蓚€(gè)應(yīng)變計(jì)必須同一型號(hào)、同批生產(chǎn)。如果兩者主要參數(shù)相同或相近補(bǔ)償效果會(huì)更好。

  更多信息請(qǐng)?jiān)L問(wèn)：公路監(jiān)理師頻道     公路監(jiān)理師論壇
·09年公路監(jiān)理考試輔導(dǎo)由申玉辰、王志義等老師聯(lián)合主講
·2009年公路監(jiān)理師考試必備指南
·2009年公路監(jiān)理工程師考試網(wǎng)上遠(yuǎn)程輔導(dǎo)招生簡(jiǎn)章！
·老師輔導(dǎo)每天24小時(shí)不限時(shí)間隨時(shí)反復(fù)學(xué)習(xí)！
·09年公路監(jiān)理師將全部采用視頻教學(xué).