连续刚构桥施工监测中实测应力分析

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： A

0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

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》（JTG D62-2004），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；

压应力小于混凝土轴心抗压强度的50%时，徐变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：

(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。

（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.