斜拉橋施工溫度效應(yīng)研究
2018-04-16
橋梁結(jié)構(gòu)是暴露在大氣中的結(jié)構(gòu)物，大氣環(huán)境溫度場對結(jié)構(gòu)的影響，主要體現(xiàn)在長期溫差和短期溫差兩種形式的作用上。長期溫差影響是指環(huán)境溫度場隨季節(jié)發(fā)生周期性時，對結(jié)構(gòu)物所產(chǎn)生的影響。短期溫差影響是指環(huán)境溫度場隨日照或寒流發(fā)生變化時，對結(jié)構(gòu)物所產(chǎn)生的影響。它主要以日照溫差和驟然降溫兩種形式出現(xiàn)，不僅引起混凝土結(jié)構(gòu)的溫度隨時間變化，而且引起混凝土體內(nèi)各點的溫度差，形成不均勻的溫度場。確定此種情況下混凝土結(jié)構(gòu)的溫度場比年溫變化下的溫度場要復(fù)雜的多。大量現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)表明，短期溫差在梁體產(chǎn)生的拉應(yīng)力可高達(dá)2Mpa以上，是混凝土梁發(fā)生裂縫的主要原因。
本文以某斜拉橋為工程實例，對該橋主體結(jié)構(gòu)溫度進行監(jiān)控測量，對主梁梁線型底標(biāo)高、索塔塔頂偏位、后視點標(biāo)高偏位、斜拉索索力、主梁控制截面應(yīng)變、控制截面溫度傳感器溫度場等內(nèi)容進行監(jiān)測，探討溫度應(yīng)力對斜拉橋主體結(jié)構(gòu)施工的影響。
1工程實例
鐵鑼坪雙塔斜拉橋是位于滬蓉西國道主干線第十三標(biāo)段湖北宜昌至恩施段的一座特大型公路橋梁。主橋斜拉橋為三跨一聯(lián)雙塔雙索面塔梁固結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，主橋跨徑組合為140+322+140m，主梁采用肋板式結(jié)構(gòu)，拉索采用平行鋼絲體系。承臺以上塔柱總高為190.397m。其中宜昌側(cè)為7#索塔，恩施側(cè)為8#索塔。
2溫度場測試方法
2.1溫度場測點布置
對該斜拉橋橋監(jiān)測監(jiān)控小組進行過兩次24小時溫度場測試，目的是為了得到溫度場對合龍前主梁標(biāo)高、索力、應(yīng)變影響大小以及內(nèi)部溫度場的分布規(guī)律，得出較為準(zhǔn)確的符合該橋的合龍時間段，為合龍段的施工提供力所能及的幫助。
2.2測試情況說明
測試內(nèi)容包括：主梁梁底標(biāo)高、索塔塔頂偏位、后視點標(biāo)高偏位、斜拉索索力、主梁控制截面應(yīng)變、控制截面溫度傳感器溫度場。
溫度監(jiān)測小組對大橋進行了24小時的溫度場觀測，考慮到實際情況，間隔時間為3小時。此時7#橋塔的17#和17’#梁段剛第三次張拉完畢，在測試期間無橋面施工荷載變化，以確保實測數(shù)據(jù)只受溫度的影響。
大橋為東西走向，左側(cè)(朝南)為向陽面中午直接受陽光的照射，下午時刻，中跨(朝西，7#索塔)受太陽直接照射的影響較邊跨(7#索塔)時間要大一些。
3主橋結(jié)構(gòu)溫度效應(yīng)分析
3.1主粱截面溫度場變化
根據(jù)我們測試的數(shù)據(jù)，梁體兩邊主梁上邊緣與下邊緣溫度場的差值，在上午10時，左、右邊主梁上下緣溫差最大值分別為10.9℃和10.0℃：下午14時，左、右邊主梁上下緣溫差最大值分別為10.6℃和9.3℃。同時，梁體內(nèi)部的溫度普遍較高，這與混凝土剛澆注完3天，梁體內(nèi)的水化熱有關(guān)。我們可從左邊主梁102、106與110測點的溫度變化圖看出梁體高度方向24小時的溫度場變化情況。
其后，邊主粱上下緣溫差在不斷減小，這是與下午14時過后，日照強度降低相吻合的。到晚上22點過后，從圖中可以看到，梁體內(nèi)的溫度仍在緩慢下降，這種情況～直持續(xù)到第二天的早晨8點，溫度有所回升。
3.2主粱標(biāo)高
繪制7#索塔邊跨3’#梁段左右幅梁底標(biāo)高的變化曲線如圖3。從圖中可以看到，各梁段左、右幅的梁底標(biāo)高在24小時內(nèi)的變化趨勢是比較接近的，結(jié)合測試的大氣溫度，溫度升高，梁體標(biāo)高有產(chǎn)生向下的撓度的趨勢。相對于6點時的梁底標(biāo)高，3’#梁段產(chǎn)生的最大標(biāo)高差值都是在18：00，左、右幅24小時內(nèi)的最大差值分別為13mm和12mm。
從上面兩個圖形，我們可以看到，梁段受日照的影響顯著，并且隨著日照溫度較高時，梁段產(chǎn)生有下?lián)系内厔?，這個結(jié)論對于施工控制中梁體線形的溫度修正是有指導(dǎo)作用的。
3.3斜拉索索力
取各梁段左、右幅索力的平均值作為該力的變化曲線，如圖4，圖5。
梁段的索力值，繪制邊跨和中跨的各梁段索
根據(jù)上面的圖形，7#索塔邊中跨兩側(cè)索力，除1#和1’#的索力變化較大外，2#、3#、
3’#索力的變化相對比較平穩(wěn)，差值基本上在±2％以內(nèi)。
4結(jié)論
日照溫差對鐵鑼坪斜拉橋的結(jié)構(gòu)影響顯著，對主梁標(biāo)高影響最大為13mm，索塔偏位影響接近2.5cm，對斜拉索索力影響最大接近5％，應(yīng)力影響最大為2.4MPa；主梁截面內(nèi)外溫度場處于比較均衡的時間為凌晨4：00～6：00凌晨6：00測試的各項技術(shù)指標(biāo)與理論值最為接近；初步建議合龍時間選擇在凌晨4；00～6：00間完成，或者選擇在多云陰天等溫度場比較穩(wěn)定的時間段內(nèi)。斜拉橋合龍時應(yīng)避開短期溫差(日照溫差或驟然降溫)的影響，只考慮長期溫差的影響。
