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时间:2017-12-07
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1、连续刚构桥施工监测中实测应力研究 摘要:文章按照桥梁规范的要求,计算了一座连续刚构桥在施工过程中的收缩和徐变,分析预应力混凝土收缩徐变及其温度对应力监测传感器的影响,得出监测桥梁的实际应力。关键词:实测应力;收缩徐变中图分类号:K928文献标识码:A0引言在连续刚构桥施工监控中,应力监测传感器输出的数据是以应变参量为依据,受到温度变化、混凝土的收缩徐变等因素的影响,传感器监测到的数据并不是完全由荷载产生的,掺杂着温度应变、混凝土收徐徐变等非荷载应变,从而使传感器测得的应力不能真实地反映桥梁的实际应力状态。本文章以一座连续钢构桥为工程背景,首先运用有
2、限元软件计算传感器埋置处的应力;再按照规范计算出收缩和徐变的大小,从而分析出收缩徐变对监测的影响;然后分析温度变化对监测数据的影响,最后分析埋设传感器处的实际应力。1工程概况5一座箱型连续钢构桥,上部结构采用55+100+55m三跨一联连续刚构。悬浇箱梁的根部高度5.5m,跨中、悬臂端部高度2.5m。下部结构采用矩形双薄壁墩,墩梁固结。采用悬臂浇筑施工。在桥跨根部截面的上缘和下缘分别埋设三个传感器测点,布置情况如图1。图1传感器布置2理论值与实测值应用有限元软件建立模型,准确地模拟施工过程,计算测点位置处应力的理论值,并与实测值对比;除个别点之外,理
3、论值的变化趋势与实测值变化趋势基本一致。如表1所示。表1测点处应力理论计算值与实测值3计算收缩徐变按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004),计算混凝土收缩应变和徐变系数,并用软件得出各个时间段的应力理论值,最后得出收缩和徐变应力(Eε=σ,ε由收缩徐变产生的应变)。施工监测中应力传感器所测得的应力是按弹性理论得出的[1],即:(1)(2)——实际应力,弹性应变;——名义收缩应力,收缩应变;——名义徐变应变,;——名义温度应力,温度应变;——误差引起的传感器应力,误差应变;5压应力小于混凝土轴心抗压强度的50%时,徐变
4、应变可以认为与所施加的应力有线性关系[2]。在时刻开始作用于混凝土的单轴向常应力到考虑时刻t所产生的徐变应变为:(3)根据线性叠加原理,计算变化弹性应力引起的徐变应变[3]。该桥梁采用悬臂浇注施工,弹性应力是变化的,在时刻施加初应力,又在不同时刻施加应力增量,其在以后任何时刻t的徐变应变为:(4)0#块养护较好,强度达要求,且在30d后张拉钢束,计算传感器应力时,采用统一的混凝土弹性模量,则名义徐变应力:(5)计算出理论应力和变化的徐变系数,通过积分得出名义徐变应力。0#块~10#块张拉钢束后(未合拢)的收缩应变和徐变系数见表2。表2收缩徐变及其对应
5、传感器应力4温度效应影响根据监测数据,只考虑线性温差的影响。为温度应变,为温度应力:5(6)(7)混凝土线膨胀系数;传感器线膨胀系数;由于传感器的线性膨胀系数与混凝土的线性膨胀系数非常接近,线性温度对测量读数的影响很小,所以忽略了温度效应的影响。5应力计算分析结果根据规范计算出收缩徐变应变,得出这些非荷载因素在传感器中引起的相应名义应力,结合桥梁监控中的应力实测值,计算出实际应力,并与理论值进行比较。见表4。表4监测截面上缘应力状况表6结语(1)实际应力与理论应力变化趋势基本一致,实际应力始终大于理论应力,监测结果比较好。(2)上缘应力的实际值与理论
6、值,前几阶段偏差较大,但随着施工的进行,偏差逐渐减小,且始终是实际应力大于理论应力。由于上缘预应力束密集,前期应力分布不均,偏差大;随着施工进度的不断推进,上缘应力分布逐渐均匀,偏差逐渐减小。5(3)在该桥合拢前,收缩徐变对传感器输出的应力读数影响不大。(4)本文只选取了施工监控中部分数据,仅对合拢前的监控截面上缘应力进行了分析,并且忽略了影响很小的温度效应。参考文献:[1]温婷,程海根,凌青松.PC连续梁桥施工监控中应力测试分析[J].高速铁路技术,2012,1(3).[2]项海帆.高等桥梁结构理论[M].北京:人民交通出版社,2001.[3]贺拴
7、海.桥梁结构理论与计算方法[M].北京:人民交通出版社,2003.[4]范立础.预应力混凝土连续梁桥[M].北京:人民交通出版社,1999.5
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