大跨预应力混凝土连续刚构桥梁现场应力测试的若干问题研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第37卷第3期贵州工业大学学报(自然科学版)V01．37No．32008年5月JOURNALOFGUIZHOUUNIVERSITYOFIECHNOLOGYMay．2008fNaturalScienceEdition)文章编号：1009—0193(2008)03—0165一O5大跨预应力混凝土连续刚构桥梁现场应力测试的若干问题研究严标，杜斌(1．贵州大学土木建筑工程学院贵州贵阳5500032．西南交通大学土木工程学院四川成都610031)摘要：将钢弦应变传感器原件埋设于大跨度预应力混凝土连续刚构桥梁中，对箱梁关键截

2、面的应力实施跟踪测试和控制，阐述了混凝土钢弦应变计的测试原理，通过对实际工程结构测试应力数据的误差分析，包括混凝土弹性模量的误差、混凝土应变滞后、温度影响、混凝土收缩徐变产生的应力，使实测应力更接近结构实际应力，保证了施工质量，最后通过一高墩大跨连续刚构桥梁测试实例得出的结论，从而为结构应力分析、结构设计变更和施工质量评价提供了依据。关键词：预应力混凝土连续刚构桥；测试技术；应力分析中图分类号：U441．5文献标识码：A0前言随着我国高速公路建设的蓬勃发展，桥梁建设进入了前所未有的高潮时期，大跨度桥梁的结构多样化，推动了桥梁工程科研、设计、施工和管理水平的提高

3、，为了保证桥梁结构运营的安全性、适用性、耐久性，实施特大桥梁施工过程控制，是确保桥梁建造质量和安全的重要手段；同时，结构的应力应变测试还可以用于桥梁的跟踪监测，进一步完善桥梁设计理论，对大跨度预应力混凝土桥梁而言，由于混凝土材料的非均匀性，受设计参数的选取、施工状况的确定和结构分析模型等诸多因素的影响，结构的实际应力与设计应力很难完全吻合，因此，在预应力混凝土结构的施工中，通过系统识别、误差分析与处理，使测试应力尽可能地接近于实际，从而准确地掌握结构的真实应力状态-lj，对保证桥梁结构的施工安全具有十分重要的现实意义。1预应力混凝土结构应变测量1．1混凝土钢弦

4、应变计测试原理用于混凝土应力测试的传感器类型较多，如电阻应变片、钢弦式应变计等。钢弦式传感器采用振弦理论设计制造，具有高灵敏度、高精度、高稳定性的优点，适于长期观测；采用脉冲激振方式激振，测试速度快；绝缘性能好，防水耐用等一系列优点而在混凝土结构应力测试中普遍采用，基本原理是】：在一密封的刚质圆筒内的两端张紧一细钢弦丝，弦丝受到脉冲后可作微幅自由振动，通过频率检测仪测量出钢丝的自振频率，即可换算出弦丝所受张力，钢弦丝自振频率与其张力间的对应关系为：T=4paL~f(1)式中，为弦丝所受张力；为弦丝质量密度；为两支点间的弦丝长度为弦丝自振频率，由此可以获得其应力

5、和应变：毒=式中，E为弦丝弹性模量；为弦丝所受拉应力；为弦丝所受应变。沿结构的主受力方向将钢弦应变计预置在待浇筑混凝土箱梁内，使其随着混凝土的凝结而融为一体，当混凝土箱梁结构变形时，应变计两端沿轴向发上相对位移，钢弦丝的自振频率随之发生变化，一般认为：应变计相对位移后，仅考虑钢弦丝长度收稿日期：2008—03—1O作者简介：严标(1975)，男，贵州安顺人，讲师，从事建筑材料教学及工程实验检测工作。维普资讯http://www.cqvip.com166贵州工业大学学报(自然科学版)2008年￡和张力的改变(质量密度pA不变)。根据钢弦应变计与混凝土结构间的变形

6、协调，即具有相同的应变增量：=4pLy．一8go(3)式中，为钢弦所受初应变；为混凝土结构的应变(或弦丝应变增量)，通过混凝土材料的弹性模量便可换算出混凝土结构的应力：or=Ec8(4)式中，E为混凝土的弹性模量；为混凝土结构所受应力。1．2控制截面及测点布置—、／————————＼—，—一对于大跨度混凝土连续刚构或连续梁桥结构，在混凝土悬臂浇筑中各个截面的应力分布有很大差别，不同施工阶段箱梁j同一截面应力状况也在发生变化，在混凝土浇筑过程中，T形刚、构按静定结构考虑，但结构在合龙即体系转换后按超静定结构图1箱梁截面钢筋应变计安装示意图考虑，控制截面一般选择在

7、0号块附近(悬臂根部)、L／8、L／4、31_／8和合龙段等处。根据结构受力情况，预应力混凝土箱梁结构的纵向应力最重要，在混凝土浇筑前，在控制截面用扎丝将钢弦应变计绑扎在箱梁上下缘纵向钢筋上。其布置如图1所示。1．3混凝土应力测试根据混凝土箱梁结构可能受到的荷载和温度变化情况，应变计内置智能芯片，具有智能记忆功能，出厂时将传感器型号、编号、标定系数永久存储在传感器中，钢弦应变计的主要技术参数一钢弦丝自振频率与其应变(，，)间的对应关系，由式(3)可知，混凝土结构应变可以近似看着自振频率的二次函数：．=af+尽厂+c(5)式中：为混凝土构件的应变(ue)为弦丝自

8、振频率；A、曰、C为待定系数利用最小二