溫度效應對橋梁施工監(jiān)測中預拱度的影響分析

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(山西國建工程設(shè)計有限公司，山西太原 030009)

0 引言

在對大跨徑橋梁進行施工控制的理論分析時，通常只考慮了自重、預應力、收縮徐變、臨時荷載、使用荷載對橋梁預拱度的影響，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。在進行結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差的識別時，應先將測試數(shù)據(jù)中的溫度影響采用科學的計算方法和現(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)識別和標高預測的準確性有很大的影響。郭琪武等人對混凝土斜拉橋施工過程中的日照溫度效應影響進行了分析，并提出了主動修正的方法在橋梁主梁立模標高中的應用［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

溫度作用具有時間性、空間性和結(jié)構(gòu)個性，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，特點見表1。

表1 三種溫度的作用特點

大量的實驗研究表明，短時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)的影響遠遠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高有較大的影響，這種影響給大跨度預應力連續(xù)剛構(gòu)橋施工中主梁標高的控制，帶來了以下3個方面的影響［5］:

1)對主梁標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，導致工況變化的實測撓度與監(jiān)控計算撓度發(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應力連續(xù)剛構(gòu)橋中跨和邊跨的合龍有負面影響，合龍時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)場實測數(shù)據(jù)結(jié)果分析

現(xiàn)以某預應力連續(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，對其進行了專門的溫度測量，試驗期間結(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。試驗選擇了跨中6個截面進行了撓度測量，各截面特征如表2所示，測量結(jié)果如表3所示。

表2 各測點截面特征 m

表3 實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20.4 mm，而19號塊在不考慮溫度影響下的計算預拱度為43.4 mm(不包括掛籃變形)，由此可見預拱度設(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，掛籃立模標高放樣和撓度監(jiān)測采用了清晨定時觀測和相對標高放樣兩種方法進行。在早晨太陽未出之前，溫度的變化最小，此時進行掛籃立模標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。這種做法的缺點是對縮短施工工期不利。

為了克服這一缺點，現(xiàn)場還采用了相對標高放樣與定時觀測相配合的方法。因長懸臂中每塊箱梁的長度約4 m，所以在同一時刻，溫度變化對已澆筑混凝土標高和未澆筑混凝土箱梁標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)驗證了這一結(jié)論。根據(jù)這兩塊箱梁的梁底監(jiān)控計算出高差，據(jù)此對待施工箱梁掛籃立模標高進行放樣，得到了待施工箱梁的立模標高。通過此方法，有效地減弱了溫度變化對長懸臂箱梁立模標高的影響。

通過上述兩種方法的使用，最后大橋中跨合龍時的誤差為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。但當懸臂較長的時候，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)通過定時觀測和相對標高放樣，可以大大消除或減弱溫度變化對懸臂箱梁標高的影響，放樣的準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分析［J］.中國公路學報，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分析［D］.武漢:武漢理工大學，2004.

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