连续梁桥悬臂施工阶段的应力监测分析

连续梁桥悬臂施工阶段的应力监测分析（共3篇）

连续梁桥悬臂施工阶段的应力监测分析篇1

连续梁桥悬臂施工阶段的应力监测分析

以淮安市天津路大桥为工程背景,对本桥的悬臂施工阶段进行了模拟计算,对施工阶段控制截面的.应力进行了实际监测,并且对比分析了实测应力值和计算应力值,得出了连续梁桥悬臂施工阶段控制截面的应力变化规律.

作者：薛金山金晶 XUE Jin-shan JIN Jing 作者单位：合肥工业大学土木与水利学院,安徽,合肥,230009刊名：山西建筑英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE年，卷(期)：35(14)分类号：U446.2关键词：连续梁桥施工阶段应力模拟计算规律

连续梁桥悬臂施工阶段的应力监测分析篇2

关键词：悬臂施工,光纤应变传感器,应力变化曲线

1 施工阶段应力监测的目的与意义

连续梁桥结构上某一特定点的应力值随着悬臂施工的推进是不断变化的, 为给施工的各个阶段提供准确可靠的测试数据, 需要对结构进行应力监测。应力监测一方面为施工控制提供数据, 预告今后施工可能出现的状态, 并预报下一阶段当前已安装构件或即将安装的构件是否出现不满足强度要求的状态, 以确定是否可在本施工阶段对可调变量实施调整;另一方面, 施工阶段测试得到的应力值, 可以为连续梁空间应力分析提供对比数值, 对计算模型的改进提供启示, 同时也是对理论分析方法的有效检验。

新开河特大桥跨度较大, 施工工艺复杂, 技术含量高, 对其实施施工阶段的健康监测, 甚至桥梁通车后的长期健康监测, 都是十分必要的。因此, 在新开河特大桥的施工过程中采用了先进的传感测试技术———光纤传感测试技术进行施工过程的健康监测。

2 应力监测截面的选择及测点布置

在悬臂施工过程中, 支座截面的弯矩随着悬臂长度的增加而增大, 所以应考虑监测该截面附近的应力状况。这里选择距离墩中心2m的两个断面, 此处既脱离了复杂的应力场, 又不受施工干扰。根据连续梁的受力特点, 单跨的1/4截面弯矩和剪力相对较大, 也应进行监测。支座附近截面、1/4跨度截面及跨中截面的受力情况具有较典型的代表意义, 施工阶段的应力监测共选取了6个截面, 其中A (44#截面) 、B (67#截面) 为悬臂根部截面, C (61#截面) 、E (76#截面) 为1/4跨度截面, D (56#截面) 、F (81#截面) 为跨中截面, 截面位置如图1所示。

在断面上, 根据梁的受力特点, 各截面的上下翼缘应力最大, 所以传感器布置在上下翼缘, 且具有一定的保护层;考虑到箱梁的扭转和畸变影响的特点, 应在各角点布置传感器;再考虑到箱梁的剪力滞效应, 应该在各室顶底板中间布置传感器, 以确定该处与腹板处 (角点) 的差异。根据上述原则, 确定测点布置方案。测点布置图见2所示, 六个截面共布置光纤应变传感器72个。在监测过程中还在一些典型测点位置同时采用另外一种应变传感器 (差动式应变传感器) 进行原位对比试验。本次应力监测过程中采用光纤应变传感器进行应力测试, 数据采集仪为FTI-10型光纤测试仪。

3 数据采集

数据采集原则是:

每一节段的预应力张拉前后测一次。

每次移动或安装挂蓝前后测一次。

每次浇注下一节段砼前后测一次。

4 监测数据处理方法

在数据分析过程中, 先由光纤应变传感器测量出被测截面各测点应变的大小, 再由试验室测得的混凝土弹性模量, 根据材料力学原理, 推算出混凝土中的应力, 即:

式中, σ——混凝土应力;E——混凝土的弹性模量;ε———混凝土应变。

混凝土的徐变、收缩、温度应变及荷载应变是混杂在一起的, 即结构中实际测得的应变包含了荷载应变、温度应变、混凝土收缩应变和徐变应变, 是以上几种应变的总和。如果直接用所测得的应变按照 (1) 式计算所得到的是混凝土结构的“表征应力”, 而不是混凝土结构的实际应力。要想得到结构的实际应力, 必须将混凝土的收缩、徐变及温度影响从实测应变中剔除。

根据混凝土的收缩、徐变变化规律, 并结合施工现场的实际情况, 分别计算出混凝土的收缩、徐变对结构应变变化的影响, 再按照现场实际温度场进行温度影响分析, 进而对结构进行温度应力分析, 并消除温度变化的影响。最后获得结构中因外荷载变化而产生的实际弹性应变值, 进而求出被监测截面上各测点的实测应力值。

为了与理论计算结果进行对比分析, 表1和表2中列出了67# (B截面) 、61# (C截面) 两个截面的应力实测结果, 其中压为负, 拉为正, 表中应力均为横截面正应力。

5 测试结果分析

从实测结果可以看出, 各截面应力随施工工况的变化而不断变化, 随着悬臂施工长度的不断增加, 箱梁顶底板的压应力不断增大, 但最大值不超过容许应力。分析应力变化趋势可知:对于同一截面而言, 虽然不同测点的应力计算结果略有差异, 但其顶板上或底板上的应力变化趋势是一致的, 应力变化规律相同。在施工过程中, 各截面的应力变化规律是:

根部截面 (67#截面) 应力变化情况:顶板上承受压应力, 并且随着悬臂施工的不断伸长, 顶板上的压应力缓慢增加, 并一直保持比较稳定的压应力, 同一截面上不同测点的应力数值互不相同, 其一侧压应力略微偏高, 另一侧侧的压应力略低, 而中间测点应力最小。底板上的应力呈拉、压交替变化, 个别测点的拉应力出现过大于设计院给出的控制拉应力值 (σ拉=1.68MPa) 的情况, 但这种情况持续的时间不长, 并且随着悬臂施工的不断伸长, 底板上保持压应力状态。

1/4跨度截面 (61#截面) 应力变化情况:在悬臂施工阶段初期, 底板上出现过较小的拉应力, 个别测点还出现过大于1.68MPa的拉应力, 此后底板上均为压应力, 并且压应力幅值随着T构的加长而逐渐增大, 但压应力数值都较小。在悬臂施工阶段初期, 顶板承受压应力, 但应力数值较小, 不同测点的应力分布也比较均匀, 随着悬臂的不断伸长, 顶板压应力不断增加, 最大值为9.35MPa, 压应力数值均小于容许值。

6 小结

从以上的分析计算中可以得出以下结论:在施工过程中, 各测试截面应力的变化规律是正常的, 基本上满足设计要求。这说明光纤应变传感器首次在新开河特大桥上的应用是成功的, 所选择的测量方法是合理的, 测量仪器的精度与灵敏度等各项指标均满足测试要求, 性能稳定, 其测试结果准确可靠, 可以在今后大桥的施工监测中推广使用;

虽然在施工过程中61截面底板上的应力呈拉、压交替变化, 并且有个别测点拉应力值超过了控制拉应力 (1.68MPa) , 但超越幅值不大, 并且持续时间不长, 因此对梁体不会构成危害。