框构桥施工应力监测分析.doc

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1、框构桥施工应力监测分析摘要：采用框构桥方式穿越既有运营线路是目前我国解决平交道口变为立交道口的主要工程措施之一，但至目前为止，已有研究较少关注框构桥顶进施工过程中结构的受力特性及其分布规律。结合某框构桥顶进施工，分别在框构桥顶板、侧墙、底板埋设应力传感器，测试顶进施工过程中框构桥的应力大小与变化规律。监测结果表明：施工过程中顶板的应力会受太阳照射的影响，产生约占１０％混凝土强度的温度附加应力；底板的受力相对较大，但占主要部分的是混凝土浇筑产生的结构应力，其次为顶推产生的约占４０．７％的附加应力；

2、侧墙产生所受的应力相对较小。关键词：框构桥；顶进；应力监测随着城市经济的发展，框架桥向大孔径、多跨度的方向发展。尤其为了满足运输客流的需要及城市景观等方面的要求和受地形地物条件的限制，在城市附近及机动车道干线上的下穿结构的框架桥，跨度和净高也越来越大。从工程安全考虑，已有研究主要针对框构桥结构设计、施工工艺等，监测也主要是针对顶进施工过程的变形监测［１］。根据调研，框构桥在施工过程中由于复杂的受力环境，在顶推过程中结构本身也易出现受力屈服、开裂等，严重影响结构耐久性及工程安全［２－５］。因此，本

3、文主要结合某框构桥下穿既有运营铁路，埋设应力传感器，采用自动化装置测试框构桥整个施工过程中的应力大小及分布规律，为保证框构桥工程施工安全提供理论指导。１工程概况4顶进框构桥与铁路交汇交角为９０°。桥位处有多股铁路线，基本呈南北走向。各股道均为电气化铁路，轨道类型为６０ｋｇ／ｍ钢轨，枕木为钢筋混凝土枕。通过此区段上下行正线列车速度为７０ｋｍ／ｈ和４５ｋｍ／ｈ不等。桥位处有两组硬横梁接触网杆，北侧杆号为１６２＃、１６３＃，南侧杆号为１６４＃、１６５＃，其中１６２＃、１６３＃硬横梁接触网杆距离箱体外边

4、最近，分别为５．９２ｍ、６．１６ｍ。桥位处共有５组道岔，南调车线为１２号左开道岔，其余均为１２号右开道岔，另外影响范围内还有２组信号箱、３个信号灯、３组道岔转辙机、４组信号变压器及信号电缆、光缆等设备。２监测方案２．１监测的目的及意义。从施工工艺来看，框构桥在施工过程中与土体存在复杂的动态相互作用，主要表现在框构桥顶进施工引起土体扰动产生地层损失，进而影响框构桥受力，框构桥受力如图１所示。因此，为了确保框构桥结构在施工期间的安全，非常有必要对其进行全面的施工过程监测。２．２监测内容、方法及测点布

5、置。２．２．１监测内容。根据工程概况及试验目的，主要进行框构桥顶板应力及温度、侧墙应力和底板应力监测，重点分析框构桥顶推过程中的应力变化。２．２．２监测方法。框构桥施工一般历经数月甚至一年以上，施工时间较长，考虑到仪器及传感器的稳定性，本项目采用振弦式钢筋测力计进行测试。其优点如下：①采用振弦理论设计，具有灵敏度与精度高、线性与稳定性好、成活率与可靠性高等优点；②全数字信号检测，长距离传输不失真，抗干扰能力强；③绝缘性能良好，防水耐用；④测量直观、快捷、简便；⑤安装自动采集装置可完全自动无人值守

6、。将振弦式钢筋测力计焊接在受力钢筋上，然后浇注在混凝土里面。当钢筋测力计受力时，引起弹性钢弦的张拉变化，改变钢弦的振动频率，通过钢弦的频率变化即可测出钢筋所受作用力的大小。由于在顶推过程中，钢筋测力计与周围混凝土保持相同的微应变，因此可换算得到框构桥随着施工进度的结构受力。本项目采用自动化数据采集方法，为了验证数据的正确性，同时布置部分人工测点，不定期与自动采集数据进行校核比对。框构桥监测采用自动化数据采集方法，在确定监测方案之后，将钢筋测力计埋入框构桥结构内部，并通过信号线与采集设备相连；自动

7、采集设备可以通过设置采集的时间间隔来控制采集数据的频率，采集数据之后通过ＧＰＲＳ信号将数据发送至网络监测平台，实现在线实时监测。２．２．３测点布置。根据框构桥上部多股铁路线路位置，取铁路线路正下方的位置为监测断面，如图２所示。框构桥在使用过程中，其四周均承受荷载，受力状态复杂。框构桥顶板底板以及侧墙中间位置所受弯矩较大，因此本项目主要在框构桥的顶板、底板和侧墙上进行应力传感器布设，测试布置如图３所示。顶板与底板的传感器为横向布设，侧墙上传感器为竖向布设，意在测量顶板、底板以及侧墙中心位置因受弯造

8、成的拉压应力。顶进施工阶段，通过千斤顶对框构桥底板施加推进力完成顶推，千斤顶顶推位置如图３所示。4３监测结果分析本次框构桥使用ＨＲＢ３３５钢筋，其屈服强度为３３５ＭＰａ；Ｃ４５混凝土，轴心抗压强度２１．１ＭＰａ。３．１框构桥顶板受力分析。３．１．１顶板应力与温度关系分析。本次框构桥温度监测采用自动化监测，因此监测频率较高，每５ｍｉｎ采集１次温度数据。图４为框构桥顶板应力与混凝土温度变化折线图。图４顶板应力与混凝土温度变化由于框构桥顶板位于上部，在施工阶段以及顶推前期会直接受到太阳的照射，使得顶板