大跨度預應力混凝土剛構橋的施工監(jiān)測系統(tǒng)研究

　　關鍵詞：大跨度預應力混凝土剛構橋，施工監(jiān)測系統(tǒng)，管道預應力摩阻損失　

　　施工監(jiān)測與施工控制提供必要的反映施工實際情況的數(shù)據(jù)和技術信息。在主梁每一塊段和工期序施工過程中，都需要觀測箱梁頂面撓度，為反饋控制分析提供實測狀態(tài)。在澆筑塊件混凝土、張拉預應力及掛籃移走的前后也需要觀測其撓度變化和相應的應力變化，以便為理想狀態(tài)修正提供依據(jù)。在進行這些觀測內容的同時，還應對環(huán)境溫度、截面尺寸變異、預應力和建橋材料相關力學指標進行監(jiān)測，為誤差分析和參數(shù)調整提供數(shù)據(jù)。

　　一、主梁結構部分設計參數(shù)的測定

　　在進行結構設計時，結構設計參數(shù)主要是按規(guī)范取用，由于部分設計參數(shù)的取值一般小于實測值，因此，大多數(shù)情況下，采用規(guī)范設計參數(shù)計算的結構內力及位移均較實測值大，這對設計是偏于安全的，但對于結構施工控制來說是不容忽視的偏差，因為它將直接影響到成橋后結構線形及內力是否符合設計要求。因此，應對部分主要設計參數(shù)提前進行測定，以便在施工前對部分結構設計參數(shù)進行一次修正，從而進一步修正原設計結構線形，為保證該橋成橋后滿足設計要求奠定基礎。

　　懸臂澆筑施工過程模擬分析包括構件形成、預應力筋作用、施工荷載作用和結構體系轉換等；非線性分析主要涉及到時變非線性，即混凝土徐變和收縮非線性變形分析；溫度影響主要通過固定狀態(tài)測量時刻來消除短期（日）溫差的影響，而長期（年）溫差對結構狀態(tài)的影響較小。連續(xù)梁橋懸臂澆筑施工過程的結構分析并不復雜，但其計算精度直接影響到成橋狀態(tài)的結構理想控制目標，為了達到足夠的計算精度，必須認真測定下列幾個基本參數(shù)：

　　1、構件實際尺寸

　　構件實際尺寸同理論值之間會由于放樣誤差、模板走樣等因素產生一定的偏差，這種偏差在結構分析中造成截面幾何特性與恒載等偏離原設計計算參數(shù)。因此，在每一節(jié)段施工完成后，必須進行構件尺寸測量工作，為修正截面幾何特性和調整恒載積累基本資料。

　　2、結構彈性參數(shù)

　　結構彈性參數(shù)的實測一般可以通過兩種途徑同時進行，一是節(jié)段混凝土抽樣試塊試驗，二是利用掛籃前移工況的結構變位及其它一些實測參數(shù)分析，推算結構實際彈性參數(shù)。其中，試塊數(shù)據(jù)主要用于確定混凝土彈性模量及其隨混凝土齡期變化的規(guī)律，而掛籃變位實測結果與試塊數(shù)據(jù)相結合，可用于推算結構實際截面剛度和模量。根據(jù)實測彈性參數(shù)，調整理論參數(shù)，可以預測未建立結構狀態(tài)。

　　3、節(jié)段重量參數(shù)

　　節(jié)段實際重量與理論值的差異可以從下列幾種途徑中得到，一是從混凝土試塊中測定混凝土容重；二是利用結構實測彈性參數(shù)和變化，同時結合截面特性和施工荷載等，推算混凝土節(jié)段的重量；另外，也可根據(jù)節(jié)段實際尺寸的測量數(shù)據(jù)在扣除含鋼量后，換算出混凝土節(jié)段重量。

　　4、混凝土收縮和徐變系數(shù)

　　由于影響混凝土收縮、徐變的因素很多，首先必須把確定性因素定義準確，例如加載齡期、荷載、氣溫等，并在分析時計入截面配筋的影響。對于其它難以預先估計的因素，均歸入對計算時段內的混凝土收縮和徐變的調整，并根據(jù)實測數(shù)據(jù)修改收縮和徐變系數(shù)�；炷�土收縮和徐變實際影響，主要根據(jù)節(jié)段混凝土澆筑后養(yǎng)護期內控制點標高的變化來確定。

　　5、掛籃支反力及變形

　　通過試驗可得到在設計荷載情況下掛籃的支反力分布和彈性、非彈性變形參數(shù)，為箱梁施工控制計算提供立模依據(jù)。

　　二、主梁結構變形監(jiān)測

　　1、變形監(jiān)測內容

　　變形觀測是控制成橋線形最主要的依據(jù)。主梁變形監(jiān)測主要包括主梁標高測量、主梁中心線及里程測量兩部分。作為標高或位移的控制測量結果，一般包括下列五個工序中的標高測量和控制：

　　（1）零號塊標高

　　零號塊控制標高由理想控制目標幾何線形標高及其預變位、支架變形及基礎沉降拋高以及支座受壓變形拋高組成。其中，支架變形及其基礎沉降拋高對標高影響最大，為了減小結構線形的初始誤差，起始段支架的剛度應增強、基礎宜加固。

　�。�2）掛籃就位標高

　　掛籃就位標高涉及到三部分，即理想控制目標幾何線形標高、結構施工期預變位和掛籃變形附加拋高。掛籃就位標高是直接控制結構幾何線形的關鍵內容，因此，在掛籃就位操作過程中，應保證前吊帶完全均勻受力、后吊帶與后錨收緊、控制點標高正確。

　　（3）混凝土澆筑后標高

　　混凝土澆筑后各控制點標高數(shù)值主要用于已建結構幾何線形的校核，以便修正已建結構標高的計算值和預測未澆節(jié)段的計算參數(shù)，調整與優(yōu)化成橋狀態(tài)幾何線形，確定出待澆節(jié)段的控制標高。

　�。�4）預加應力后標高

　　預應力作用后結構控制標高測量的目的，在于利用實測結構分析參數(shù)，了解預加力值是否發(fā)生偏差，以便決定是否修改預加力的理論值。

　�。�5）合攏段標高

　　合攏段施工標高是根據(jù)未澆節(jié)段線形平順并且與設計標高偏差最小的原則確定的。由于節(jié)段施工標高的誤差，預計的合攏段標高將不被修正，直至結構合攏。因此，節(jié)段標高的偏差雖然發(fā)生在局部，但從結構幾何線形平順的要求出發(fā)，卻是個影響整體幾何形狀的問題。

　　2、測點布置

　　在每個0號塊件的頂板各布置11個高程測點，以控制頂板的設計標高，同時也作為以后各懸澆節(jié)段高程觀測的基準點。

　　在每個懸澆塊件上布置兩個對稱的高程觀測點，觀測點布置在離塊件前端10cm處，利用16鋼筋在垂直方向與頂板的上下層鋼筋點焊牢固，并要求豎直。測點露出箱梁混凝土表面5cm，測頭磨平并用紅漆標記。

　　具體測試時，采用精密水準儀測量測點標高。

　　在進行主梁中線偏差測量時，以兩墩柱中心處預先設置的幾何定位點的連線為基準線，利用全站儀進行照準，采用視準線法直接用鋼尺測量每節(jié)段主梁中線的偏離值。里程測量采用全站儀進行。

　　3、觀測時間

　　為盡量減少溫度對觀測的影響，觀測時間安排在早晨太陽出來之前。在施工過程中，對每一節(jié)段需進行數(shù)次（至少一次）的觀測，以便觀察各點的撓度及箱梁梁軸曲線的變化歷程，以保證箱梁懸臂端的合攏精度及橋面的線形。

　　三、主梁應力監(jiān)測

　　結構截面的應力監(jiān)測是施工監(jiān)測的主要內容之一，它是施工過程的安全預警系統(tǒng)。在大跨度預應力混凝土連續(xù)剛構橋的施工過程中，主要測試橋墩和箱梁控制截面的應力。橋墩上測點布置在墩底及墩頂截面處，主梁上測點布置在懸臂根部、L/4、L/2等關鍵截面上，以觀察施工過程中這些截面的應力變化與應力分布情況。

　　1、測試儀器的選擇

　　考慮要適合長期觀測并能保證足夠的精度，選用丹東市電器廠生產的鋼弦式應力計和配套的頻率接收儀作為應力觀測儀器。該應力計的溫度誤差小、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強，適合于應力長期觀測。

　　2、測點布置

　　應力計按預定的測試方向固定在主筋上，測試導線引至混凝土表面。上部結構（箱梁）選取懸臂根部、L/4、L/2共計11個截面，每個截面8個測點，總共布置88個應力量測點。兩個T構的8個根部截面各布置8個測點，共計64個測點。全橋共計152個應力量測點。

　　四、溫度場觀測

　　溫度是影響主梁撓度的主要因素之一。溫度變化包括季節(jié)溫度變化和日照溫度變化兩個部分。在季節(jié)溫度變化和日照溫度變化兩種因素中，日照溫度變化最為復雜，尤其是日照作用會引起主梁頂、底板的溫度差，使主梁發(fā)生撓曲，同時，也會引起墩身兩側的溫度差，使墩身產生偏移。而季節(jié)溫差對主梁撓度的影響比較簡單，由于其變化的均勻性，既不會使主梁發(fā)生撓曲，也不會使墩發(fā)生偏轉，而是通過使墩身產生軸向伸縮從而對主梁的撓度產生影響。由于日照溫度變化的復雜性，在撓度理想狀態(tài)計算時難以考慮日照溫度的影響，日照溫度的影響只能通過實施觀測來加以修正。

　　1、測試方法

　　日照溫差測試包括表面溫度測量和體內溫度測量兩部分。體內溫度測試采用在測點埋設鉑電阻，引出測試導線，再用溫度測試顯示儀進行適當?shù)挠^測，摸清箱梁日照溫變的情況。對表面溫度采用表面溫度點測計測量，大氣溫度采用水銀溫度計進行。

　　2、測點布置

　　每個T構上每側選取墩頂、L/3，2L/3斷面，兩側共5個測試斷面，全橋共10個測溫斷面，每個斷面布置10個測點。全橋共計有100個溫度測點。墩柱的溫度場測量在墩頂和墩底進行，共有8個測試斷面，采用表面溫度點測計測量其表面溫度。

　　3、觀測時間

　　在施工期間，選擇有代表性的天氣進行連續(xù)觀測。

　　五、混凝土彈模、容重及收縮、徐變系數(shù)的測試

　　混凝土的收縮、徐變對主梁的內力與撓度均有較大影響，應專門進行混凝土7天、14天、28天、90天四個加載齡期的徐變、收縮試驗，得出相應的收縮、徐變系數(shù)和彈模值。同時，采用現(xiàn)場取樣的方法分別測定混凝土在3天、7天、14天、28天、60天齡期的彈模值，以得到完整的E—t曲線，為主梁預拱度的修正提供數(shù)據(jù)。混凝土容重的測定也應采用現(xiàn)場取樣，在實驗室用常規(guī)方法測定。

　　六、管道預應力摩阻損失的測定

　　本測試旨在定量地測定長鋼絞線的摩阻損失，以確定實際有效的預應力噸位和預應力筋的延伸量。如果張拉千斤頂不宜回縮，可采用將波紋管開孔，在鋼絞線上貼電阻片的方式來進行測量。一般情況下，選擇豎彎鋼束和平、豎彎空間鋼束各一組進行�！�

　　參考文獻：

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