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大跨度预应力混凝土连续箱梁施工监控方案研究

2010-04-01 10:12 来源: 论文网 作者:黄建华 浏览次数 2958


        3.3.2线形测量工况。在采用挂篮进行各孔悬浇施工时,从线形控制的角度出发,共设置了如下的测量工况
(1)立模后;(2)钢筋绑扎后;(3)混凝土浇筑后;(4)预应力张拉前;(5)预应力张拉后;(6)脱模后;(7)挂篮行走后。
        3.4主梁截面应力监测。为了掌握挂篮悬臂浇筑施工混凝土箱梁的应力随施工过程的变化情况及确保混凝土箱梁受力的安全性和合理性,有必要对挂篮悬臂浇筑施工混凝土箱梁的应力进行监测与控制。
        3.4.1应力监测方法。采用钢弦式应力计对混凝土桥梁结构的应力进行测试,通过测量测点应变换算应力值。对于钢弦式应力计,是利用传感器内腔中钢弦频率的变化来反映被测物体的应变。钢弦式应力计的输出信号为钢弦的振动频率,其与应变的关系如式(2)。f=12lσρ =12lEgερ(2)对于混凝土结构,采用钢弦式应力计测得的是总应变,其包括了非应力应变成分,要得到被测位置的真实应力,必须准确扣除非应力应变。而非应力应变又因测量对象及测量位置的不同而异。其应力测量的计算公式如下:σ=E(εT-εu)(3)
        式中:σ——荷载作用下被测结构测点的应力;E——被测结构材料的弹性模量;εT——应力计直接测得的应变;εu——各非应力应变成分的总和。对于埋入混凝土中与粘贴在混凝土表面的应力计而言, 的组成可分别由表达式(4)、(5)给出:εu=εc+εs+εt=εc+εs+αΔt  (4)εu=εtαΔt (5)
        式中:εt——温度变化引起的材料变形量;α——钢材的线膨胀系数;Δt——温度变化量; εc、 εs——分别为混凝土徐变和收缩引起的非应力应变成分。在采用钢弦式仪器进行结构的应力测试中,需要特别注意的是温度对测试结果的影响,在应力计算时须将温变引起的自由应变予以扣除。因此,从温度对钢弦式仪器进行应力测试影响的角度考虑,每个钢弦式应力计都必须配置一个温度传感器。对于采用埋入钢弦式应力计进行混凝土结构应力测量,其测量精度还受到混凝土徐变和收缩引起的非应力应变成分等的影响,须采取相应措施对该非应力应变成分进行剔除,目前通常是在应力计附近埋置无应力计进行应力补偿。本应力监测将在目前测试技术基础上,通过增加测量次数,即在各关键工况前后分别测量应变值,通过计算增量的方法减少混凝土收缩、徐变对应力测试真值的影响。
        3.4.2应力测点布置。为了掌握桥梁结构在施工过程中的实际应力状态,须对主梁的关键受力截面进行应力监测。对于主梁,一般选择悬臂根部、1/4L、1/2L处截面作为应力监测截面。其中,主梁悬臂根部截面是施工过程应力监测的重点截面,必不可少。从技术、经济角度考虑,选择其中的一个T构,对悬臂根部、1/4L、1/2L处截面进行全面的应力监测,对其它T构关键截面选取应力较大测点进行应力监测。应力测试截面测点布置如图3所示。                        
        3.4.3应力测试工况在施工过程中选择各节段混凝土浇筑完毕、预应力张拉完毕、挂篮前移到位以及各合拢段浇筑前后、合拢段预应力张拉后、上二期荷载前后等作为应力测试工况。同时要求每隔一段时间定期测量(半年内每两月一次,半年到一年之间3个月一次)。应力测试工作最好在温度较为恒定时进行,同时须进行温度的测试。
        3.5主梁温度监测。温度是影响主梁挠度的最主要因素之一,温度变化包括日温度变化和季节变化两部分,日温度变化比较复杂,尤其是日照作用,季节温差对主梁的挠度影响比较简单,其变化是均匀的。因此为了摸清箱梁截面内外温差和温度在截面上的分布情况,在梁体上布置温度观测点进行观测,以获得准确的温度变化规律
        3.5.1测量方法。采用经封装的热敏电阻作为监测传感器,用自动采集单元进行温度场测试数据采集,采样间隔将依据温度场的变化速率进行设置。如对混凝土水化热的测量,可按15分钟采样一次,而对混凝土结构大气温度效应的测量可半小时一次。
        3.5.2温度测点布置。该桥主梁截面形式为单箱双室,其施工过程及成桥运营期间的温度效应往往较为明显,对结构的受力和变形影响较大,从把握结构受力及控制桥梁线形的角度,有必要选取一典型主梁截面(d-d)布设温度传感器,用自动采集单元进行主梁温度场的监测,其测点布置如图4所示。为了保证测量结果的可靠性,在相应位置设置一辅助测试截面(a-a),其测点布置与主测试截面相同,即共设置两个温度场测试截面,每个截面布置35个温度测点。
        3.6施工误差调整策略
        3.6.1施工监控方法。大跨度桥梁的施工均采用分阶段逐步完成的施工方法,在主梁各节段施工过程中,结构的实际状态并不总是与其理想吻合。桥梁结构的实际施工状态与理想施工状态总是存在着一定的误差,即理论预测存在误差。桥梁施工控制的主要目的是使施工实际状态最大限度地与理想设计状态相吻合。要实现实际与预测相吻合,就必须全面了解可能使施工状态偏离理论设计状态的所有因素,以便对施工过程进行有效控制。自适应施工控制方法是目前最常用、最先进的施工控制方法。自适应控制是在反馈控制的基础上,加上一个误差识别过程。当结构的实测状态与理论状态不相符时,分析误差产生的原因,根据该原因重新调整计算,使模型的输出结果与实测结果相一致。自适应控制是一个预告-施工-量测-计算-参数识别-分析-修正-预告的循环过程。即在施工过程中,比较结构测量的受力状态与模型计算结果,依据两者的误差进行参数调整(识别),使模型的输出结果与实际测量的结果相一致。利用修正的计算模型参数,重新计算各施工阶段的理想状态,按反馈控制方法对结构进行控制。这样,经过几个工况的反复识别后,计算模型就基本上与实际结构相一致了,在此基础上可以对施工状态进行更好的控制。
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