混凝土連續箱梁溫度效應施工監控

黃學欣

(黑龍江科技學院，黑龍江哈爾濱 150027)

0 引言

在施工過程中有很多因素會引起橋梁結構線形及內力的變化，如混凝土彈性模量，混凝土收縮、徐變，橋梁施工臨時荷載，預應力張拉誤差及預應力損失等。其中，溫度對橋梁結構的影響也相對重要，由于橋梁結構存在于自然環境之中，其不可避免的要受到大氣環境的影響，而混凝土本身又是熱的不良導體，氣溫的變化必然會引起結構內部的溫度分布不均勻(溫度梯度)，導致橋梁上部結構產生附加的內力、次內力及變形，因此，在橋梁施工監控中應重視溫度效應的影響。

1 溫度效應的產生

當橋梁的外部環境因素發生變化時，由于混凝土對熱的傳導性不好，導致結構表面的溫度和結構內部的溫度分布不均勻，由此會產生溫度變形，當這種變形受到約束時，就會在結構內部產生溫度應力。

按照引起溫度變化因素的不同，溫度荷載可分為三種，日照溫度荷載、驟然降溫溫度荷載與年溫溫差溫度荷載。其中年溫溫差是一種緩慢長期的作用，這種作用只是會緩慢的改變結構的整體溫度，而不會引起結構的內力;驟然降溫溫差荷載主要是指由于一些因素導致結構表面溫度迅速降低而結構內部溫度不變的一種情況，不但發生概率小且無規律性;所以，在施工控制中主要控制的是日照溫差的影響。

日照溫差主要是由于太陽輻射引起的，其對結構的影響較大且呈一定的周期性，對它的研究可以總結出相應的規律，為今后的橋梁施工提供依據。

2 工程概況

某橋位于江蘇省境內，全長285 m，主橋為40 m+65 m+40 m三跨預應力混凝土連續箱梁，兩幅分離，支點梁高4 m，跨中梁高2．2 m，底板按圓曲線變化，梁頂面寬 12．4 m，地面寬 6．5 m，翼緣板均為2．95 m。上部結構采用C50混凝土，橋面鋪裝采用C40混凝土。

3 溫度效應的監控

溫度是結構內力、次內力和變形的最關鍵的影響條件之一，尤其是日照溫度差的影響。溫度效應不僅能產生主梁內部的溫度梯度，引起主梁開裂、下撓，還可能導致墩身偏移。所以在施工過程中，要對溫度效應有足夠的重視。為了研究溫度在結構截面上的分布規律，需選取幾天進行連續24 h的溫度測量，并繪制溫度(t)—撓度(S)曲線。

3．1 儀器測量結構溫度

3．1．1 表面溫度測量

對于橋梁表面溫度，由于無法預埋傳感器，可采用鉑電阻表面溫度點溫計或溫度計進行測量。應用點溫計或溫度計測量具有較大的靈活性，可對任意處的混凝土表面溫度進行測量。

3．1．2 混凝土內部溫度測量

本橋預埋傳感器采用湖南長沙金碼高科技實業有限公司生產的JMZX-215AT傳感器，此傳感器適合于長期監測和自動化測量，具有高精度、高穩定性、高可靠性、防潮及絕緣等優良性能。

3．2 測點布置

考慮每個懸臂段截面的溫度大致相同，所以選取一個懸臂段的兩個截面作為溫度控制截面，布置溫度測點。在橋梁截面上預埋的溫度傳感器分別布置在腹板的上下兩端和頂板，底板的中心處，其具體布置位置如圖1所示。

圖1 測點布置示意圖（單位：cm）

3．3 測試數據處理

3．3．1 箱梁溫度場的測量

箱梁溫度場的觀測，要選在有代表性的天氣，選擇兩天或三天進行一天內連續的溫度測量，一天中的溫度測量應從早6:00開始至晚8:00結束，每小時進行一次測量。通過梁內預埋的溫度傳感器，可以獲得箱梁內部溫度的變化以及和外界溫度的關系，總結溫度效應的規律，為施工和運營階段橋梁的溫度分析提供實測數據。

本橋選取連續晴朗的兩天，測量梁體溫度，取其平均值，得到梁體溫度隨時間變化的曲線如圖2所示。

從圖2可以看出，頂板受陽光照射的影響，溫度不斷上升，而底板由于不受陽光直射，且混凝土結構對熱的傳導較慢，再加上通風等原因導致其溫度變化較慢，由此在梁截面上形成較大的溫度梯度。

圖2 梁體溫度變化圖

3．3．2 箱梁撓度的觀測

箱梁溫度—撓度關系是確定各階段施工立模標高的主要因素之一，因此，對箱梁撓度和溫度二者之間的關系進行研究十分必要。撓度變化監測是通過對一天(早晨6:00～晚20:00)中每隔2 h不間斷監測，掌握高程變化受溫度影響的關系，以此來確定立模標高。

根據對箱梁標高的測定，得出時間—撓度曲線如圖3所示。

圖3 箱梁撓度變化圖

由圖3可以看出，撓度的變化與溫度變化的規律基本相同。當箱梁頂板、腹板溫差最大時，撓度達到最大;而溫差較小時，撓度變化很小。

4 結語

通過對施工過程中溫度的監控以及對撓度變化規律的分析，

可得到以下結論:1)箱梁受日照溫差的影響較大，在氣溫最高時，梁截面溫差基本達到最大值;而在太陽照射不強時，其溫度基本相同，因此對于箱梁施工的測量工作可在日出后3 h進行。2)根據測量結果可看出箱梁的撓度也受溫度變化的影響，所以在施工過程中要注意控制梁的標高，以保證橋梁順利合龍，達到設計要求的線形。

［1] 雷俊卿．大跨度橋梁結構理論與應用［M］．北京:北京交通大學出版社，2007:82-93．

［2] 黃 毅．混凝土連續箱梁橋日照溫度場及溫度效應研究［D］．武漢:武漢理工大學，2009．

［3] 方 志，汪 劍．大跨預應力混凝土連續箱梁橋日照溫差效應［J］．中國公路學報，2007，20(1):62-67．