V形墩连续刚构桥是一种近年来比较常见的桥梁形式, V形墩支撑形式活泼、造型美观, 让人耳目一新。因此目前V形墩连续刚构桥在城市桥梁中得到了大力发展。V形墩连续刚构桥施工中的安全问题及质量问题也越来越突出。鉴于此本文介绍一座新建的V形墩连续刚钢构桥在建设过程中采用的应力、应变监测方法, 及对建设过程中的理论数据与实测数据进行对比, 用实际数据来检验、改进监测方法。
浙江某五跨V形墩连续刚构桥为一座跨河桥梁, 该桥桥位所在的规划河道宽度为260m, 现河道宽约54m, 河岸均为块石砌筑岸坡。场地地形平坦, 地貌属滨海相沉积平原。
桥梁全长306m, 平面位于R=1100m的圆曲线上。桥墩、台径向布置。整座桥分为东西两幅独立桥梁。全宽为46m。主桥采用35m+3×52m+35m五跨连续刚构, 两侧引桥采用2×20m连续梁。主桥箱梁采用两箱四室结构, 主桥下部结构均采用变截面V形墩, 过渡墩为花宝瓶式变截面实体墩, 中墩桩基采用双排Φ120cm钻孔灌注桩基础, 次中墩桩基采用单排Φ180cm钻孔灌注桩基础。主桥上部、V形墩采用C55砼。主桥钻孔灌注桩采用C35水下砼。本桥立面、断面及块段划分图见图1、图2、图3。
大跨径连续梁桥的施工控制是一个施工→测量→识别→修正→预告→施工的循环过程。施工控制的最基本要求是确保施工中结构的安全。在对本桥各施工阶段实施控制时, 将其简化为梁格体系, 采用有限元软件对结构进行分析计算, 将全桥两幅分别离散为242个单元, 每个节段的浇注过程分为:搭设支架与立模→混凝土浇注→拆模→张拉预应力钢绞线。整个结构形成过程分为20个施工阶段和1个运营阶段, 使整个施工过程中出现的荷载、边界条件、计算图式的改变都能在模型分析中得到准确的体现。其结构计算简图如图4所示。
由于桥梁应力监测工作时间过程长在施工环境条件下各种影响因素多, 而且结构受力变形也比较复杂, 混凝土浇注过程中水化热对预埋仪器也有影响。对于持续时间较长且测量过程始终要以初始零点为起点的情况, 基本上采用振铉式应变计和振铉式应力计。这是由于其具有良好的稳定性和应力、应变累积功能, 抗干扰能力强。在本桥上, 根据对多种应力、应变测试仪器的性能对比, 考虑要适合长期观测并能保证足够的精度, 选用钢铉式MYB-215混凝土应变计、MYB-416钢筋应力计和配套的GM-315综合测试仪作为应力应变观测仪器。
根据有限元计算结果, 我们确定桥梁应力不利位置, 在这些受力不利位置埋置MYB-215混凝土应变计或者MYB-416钢筋应力计。测点布置位置见图5、图6、图7。
在整个施工过程中, 在各个施工阶段 (混凝土浇注前后以及预应力张拉前后) 对全部传感器均进行一轮测试, 对每个传感器每轮均采样三次, 并取其平均值作为该测点本次读数。具体按以下规则实施。
(1) 混凝土应变计所在节段混凝土浇筑后其强度达到张拉预应力设计强度时即测读一次, 以记录各应力计的安装初始应力。
(2) 第i块施工时, 立模后测读一次, 浇完混凝土后测读一次, 预应力束张拉锚固后测读一次。
(3) 边跨合拢后测读一轮次, 次中跨合拢后测读一轮次, 中跨合拢后测读一轮次。
(4) 二期恒载作用后测读一轮次。
由于测试截面较多此处仅取西幅3#墩处2-2、3-3截面在1#块钢筋张拉结束、2#块钢筋张拉结束、次中跨钢筋张拉结束、中跨钢筋张拉结束后的数据作介绍。传感器编号见图8、图9。
理论应变值考虑的作用组合为:1.0×恒载+1.0×钢束一次+1.0×钢束二次+1.0徐变二次+1.0×收缩二次。经对比分析:实测值比理论值大5%～10%, 误差变化趋势基本一致, 比较结果见表1、表2和图10、图11, 由监测数据可以看出, 各工况实测应变变化值和理论值基本相符。
由以上结果看出, 实际测试结果与理论分析结果存在一定的差值经分析误差产生的原因主要有以下几个方面。
(1) 软土地基导致上部截面应力比较复杂;本桥由于有2个桥墩处于河道, 其他2个桥墩处于河岸, 施工前虽然对软土地基进行处理, 但在施工中发现实际河道中桥墩的沉降大于河岸桥墩, 同时V形墩在与主梁结合处受力方式比较复杂, 有限元模型在实际运算时难以将上述外部因素考虑全面, 因此造成实际受力与理论值有所差异。
(2) 温度的影响;在浇筑混凝土时实际外部环境温度、及混凝土自身在浇筑时的温度的差异会导致混凝土内部受力, 而理论中对温度的计算只是采取一个单一的平均计算公式, 因此有可能在传感器埋设位置混凝土因温度不均造成膨胀或者收缩, 导致此处混凝土产生二次压力或者拉力。
(3) 实际中收缩徐变与有限元分析所选参数有微小差异。
应力 (应变) 控制反映的是各施工阶段预应力施加效果。实测应力 (应变) 值说明本桥预应力张拉可靠。通过理论计算应力与实测数据的对比分析可知, 应力监测比较理想:主梁控制截面的实测应力 (应变) 值与理论值相差较小, 在施工过程中实测值与理论值的变化规律一致, 在中跨合龙后西幅桥梁各个测试断面混凝土实测压应力最大值为12.2MPa均小于规范规定的抗压设计强度24.4MPa。说明结构内力变化与控制目标相一致, 达到监控效果。在监控过程中未发现异常情况, 大桥的施工结构安全, 质量可靠。
摘要：介绍某V形墩连续刚构桥施工过程中的应力监测方法, 通过对实际桥梁进行有限元模拟, 经过计算寻找桥梁的应力不利点, 制定相应的监测方案。通过理论数据与实际测试数据的对比, 评定该桥施工及受力状况。为V形墩连续刚构桥桥梁施工过程中应力监测积累了经验数据。
关键词：V形墩连续刚构,应力,应变
[1] 范立础.桥梁工程[M].人民交通出版社, 2001.
[2] 向中富.桥梁施工控制技术[M].北京:人民交通出版社, 2001.
[3] 李廉锟.结构力学[M].北京:高等教育出版社, 2004.
[4] JTG D62-2004, 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京:人民交通出版社, 2004.
[5] JTG D62-2004, 公路桥涵设计通用规范[S].北京:人民交通出版社, 2004.
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