溫度效應(yīng)對橋梁施工監(jiān)測中預(yù)拱度的影響分析

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(山西國建工程設(shè)計(jì)有限公司，山西太原 030009)

0 引言

在對大跨徑橋梁進(jìn)行施工控制的理論分析時(shí)，通常只考慮了自重、預(yù)應(yīng)力、收縮徐變、臨時(shí)荷載、使用荷載對橋梁預(yù)拱度的影響，而沒有考慮溫度的變化對結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的影響。從實(shí)際的施工現(xiàn)場看，橋梁結(jié)構(gòu)所處的溫度場變化對橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的影響多超過了結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差的影響。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差的識別時(shí)，應(yīng)先將測試數(shù)據(jù)中的溫度影響采用科學(xué)的計(jì)算方法和現(xiàn)場處理技術(shù)予以消除或消弱。溫度影響能否消除，將對其后的參數(shù)識別和標(biāo)高預(yù)測的準(zhǔn)確性有很大的影響。郭琪武等人對混凝土斜拉橋施工過程中的日照溫度效應(yīng)影響進(jìn)行了分析，并提出了主動修正的方法在橋梁主梁立模標(biāo)高中的應(yīng)用［1］。陳常松針對連續(xù)梁橋施工中的溫度變形提出了快速分析法，比較適用于現(xiàn)場的施工控制［2］。

1 溫度作用特點(diǎn)

溫度作用具有時(shí)間性、空間性和結(jié)構(gòu)個(gè)性，與一般作用有本質(zhì)的區(qū)別。按照混凝土結(jié)構(gòu)對溫度場變化敏感的急劇程度和作用方式，可將混凝土結(jié)構(gòu)的溫度作用類型分為三種［3］:日照溫度作用、驟然降溫溫度作用、季節(jié)穩(wěn)定溫度作用，特點(diǎn)見表1。

表1 三種溫度的作用特點(diǎn)

大量的實(shí)驗(yàn)研究表明，短時(shí)太陽輻射的急劇變化和驟然降溫(包括日落降溫和寒流等)引起的結(jié)構(gòu)溫度變化，對于混凝土結(jié)構(gòu)的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于長期緩慢氣溫荷載的影響［4］。

溫度變化對懸澆法施工長懸臂箱梁標(biāo)高有較大的影響，這種影響給大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋施工中主梁標(biāo)高的控制，帶來了以下3個(gè)方面的影響［5］:

1)對主梁標(biāo)高的測量放樣的影響。產(chǎn)生的誤差能夠累積，將對主梁的線形有極大的影響。

2)對撓度監(jiān)測的準(zhǔn)確度和可靠性的影響。溫度變化影響主梁，使主梁產(chǎn)生了額外的撓度，導(dǎo)致工況變化的實(shí)測撓度與監(jiān)控計(jì)算撓度發(fā)生較大的差異，這種差異給撓度分析和監(jiān)控決策帶來困難。

3)增加中跨和邊跨合龍的困難。溫度變化的影響對大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋中跨和邊跨的合龍有負(fù)面影響，合龍時(shí)間不得不選擇在深夜或凌晨，以免給人力和物力的安排帶來困難。

2 現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)結(jié)果分析

現(xiàn)以某預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋(中跨168 m)為例，現(xiàn)場測量在溫度影響下的撓度變化。在跨中19號塊澆筑后張拉前，對其進(jìn)行了專門的溫度測量，試驗(yàn)期間結(jié)構(gòu)相對來說較穩(wěn)定，工況和荷載沒有發(fā)生明顯變化，溫度變化引起了懸臂端的撓度變化。試驗(yàn)選擇了跨中6個(gè)截面進(jìn)行了撓度測量，各截面特征如表2所示，測量結(jié)果如表3所示。

表2 各測點(diǎn)截面特征 m

表3 實(shí)測溫度荷載引起的各截面撓度值

從表3可以得知梁體撓度隨溫度增大而增大，隨懸臂長度的增加而增大。最大撓度影響達(dá)20.4 mm，而19號塊在不考慮溫度影響下的計(jì)算預(yù)拱度為43.4 mm(不包括掛籃變形)，由此可見預(yù)拱度設(shè)置對溫度影響非常敏感。

3 消除溫度影響長懸臂箱梁標(biāo)高和撓度監(jiān)測的對策

為了消除或消弱溫度影響，掛籃立模標(biāo)高放樣和撓度監(jiān)測采用了清晨定時(shí)觀測和相對標(biāo)高放樣兩種方法進(jìn)行。在早晨太陽未出之前，溫度的變化最小，此時(shí)進(jìn)行掛籃立模標(biāo)高的放樣和箱梁撓度變形監(jiān)測，溫度的影響最小，可以忽略不計(jì)。這種做法的缺點(diǎn)是對縮短施工工期不利。

為了克服這一缺點(diǎn)，現(xiàn)場還采用了相對標(biāo)高放樣與定時(shí)觀測相配合的方法。因長懸臂中每塊箱梁的長度約4 m，所以在同一時(shí)刻，溫度變化對已澆筑混凝土標(biāo)高和未澆筑混凝土箱梁標(biāo)高的影響量的誤差一般不超過±3 mm，表3中的測量數(shù)據(jù)驗(yàn)證了這一結(jié)論。根據(jù)這兩塊箱梁的梁底監(jiān)控計(jì)算出高差，據(jù)此對待施工箱梁掛籃立模標(biāo)高進(jìn)行放樣，得到了待施工箱梁的立模標(biāo)高。通過此方法，有效地減弱了溫度變化對長懸臂箱梁立模標(biāo)高的影響。

通過上述兩種方法的使用，最后大橋中跨合龍時(shí)的誤差為11 mm，保證了橋面較好的線形。

4 結(jié)語

通過以上計(jì)算與分析，可以得出如下結(jié)論:

1)溫度在懸臂較短的階段對結(jié)構(gòu)的變形影響較小，可以忽略。但當(dāng)懸臂較長的時(shí)候，溫度對結(jié)構(gòu)變形產(chǎn)生的影響就非常顯著，上升為影響高程控制中的主要因素之一，必須予以重視。

2)通過定時(shí)觀測和相對標(biāo)高放樣，可以大大消除或減弱溫度變化對懸臂箱梁標(biāo)高的影響，放樣的準(zhǔn)確性也保證了大橋的順利合龍。

［1］郭琪武，方 志，裴炳志.混凝土斜拉橋的溫度效應(yīng)分析［J］.中國公路學(xué)報(bào)，2002，15(2):48-51.

［2］陳常松，田仲初.連續(xù)梁橋施工工程中溫度變形的快速分析法［J］.中南公路工程，2003，28(1):23-28.

［3］賀栓海.橋梁結(jié)構(gòu)理論與計(jì)算方法［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［4］柯尊禮.大跨度PC連續(xù)箱梁橋的溫度場及其效應(yīng)分析［D］.武漢:武漢理工大學(xué)，2004.

［5］劉成龍，陳 強(qiáng)，李振偉.溫度對懸澆法施工橋梁長懸臂箱梁標(biāo)高的影響及其對策［J］.橋梁建設(shè)，2003(1):39-42.