一、前言

　　近幾年，我院承擔了十余座大跨度預應力混凝土橋梁施工應力監測任務。有斜拉橋、連續梁及剛構等多種橋式。在完成合同規定任務的同時，為了提高測試質量還做了不少的試驗和探討。根據對混凝土橋梁施工應力的觀測，發現目前還有些問題沒有很好的解決，及時總結經驗教訓，不斷地提高測試質量，是當前橋梁建設發展的需要。

　　隨著橋梁事業的發展，預應力混凝土橋梁得到廣泛應用，不同橋式的預應力混凝土橋梁在不斷興建，跨度逐步加大，結構也向薄壁輕型發展，懸臂施工中不安全因素隨之增大。為了避免安裝應力失控，有更多的橋梁對施工進行監控，對施工應力測試也提出了更高的要求。現在施工應力測試技術遠遠跟不上橋梁工程發展的需要。轉自環球網校edu24ol.com

　　本文在總結多年來大跨度預應力混凝土橋梁施工應力測試的基礎上，針對當前測試存在的問題，談談提高測試精度、確保測試質量的具體方法。

　　二、提高測試質見的探討

　　混凝土為非勻質材料，除受力變形外還有多種因素同樣引起變形。目前對混凝土應力直接測試尚無完善的方法，仍是通過應變量測再進行換算，由于多種變形的摻入，使得測試工作變得十分復雜。

　　溫度對橋梁結構影響很明顯可分兩個方面，一是結構隨溫度變化發生變形，即熱脹冷縮;另外由日照等原因引起結構溫差，溫差對結構影響大，也很復雜。轉自環球網校edu24ol.com

　　濕度對混凝土結構影響也比較明顯，近來采用泵送混凝土，由于水和水泥用量的增多，于縮變形也隨之變大。

　　混凝土自身體積變化是由內部膠凝材料的水化作用引起的變形，對結構有影響，但不太明顯。

　　徐變是混凝土特性之一，在荷載不變情況下，變形在不斷增加。它對結構受力影響明顯，也很復雜。

　　關于混凝土變形總起來可歸納為兩類：一類是混凝土受力變形，包括荷載彈性變形、徐變變形及溫差引起的變形;另一類為體積變形，是指混凝土溫度變形、濕度變形及自身體積變形等。可用下式表示：

　　ε總=ε受力+ε體積=(ε何載+ε徐變+ε溫差)+(ε溫+ε濕+ε自)

　　施工應力測試就是將觀測部位在不同工況下由荷載引起彈性應變。荷載量測出來，用下式換算出應力

　　σ荷=Eε荷載

　　式中，E為彈性模量。

　　而應變測值包括了上述兩類變形。為了得到較準確的荷載應變，多年來一直研究如何把其他應變從測值中分離出來。

　　1.體積變形補償方法的試驗

　　水工大壩的監測一直采用雙壁筒式無應力計，它由雙層鐵皮筒和填在中間的軟材料構成，見圖1。它可以消除荷載引起的變形。測值僅是混凝土體積變形，用來補償大壩混凝土體積變形。轉自環球網校edu24ol.com

　　70年代在九江長江大橋的沉井試驗中曾用這種無應力計。在沉井尚未下沉時經觀測就發現無應力計的溫度與應變計不一致。濕度相差更大，當井壁混凝土于縮達200～300微應變時，而無應力計只有數十個微應變，沉井下沉后，由于井壁浸水膨脹，差距才逐漸減小。

　　據分析由于簡內混凝土周圍有鐵皮和軟材料包圍。影響熱傳導和水分散發，使箱內外混凝土在溫度和濕度方面都出現了差異。

　　為了進一步驗證還制作了混凝土試塊，同時埋設工作應變計和無應力計。試塊灌注后養生期間就發現二者逐漸產生了差別，隨著齡期增長差別越來越大。此時的試塊沒有受力，應變計測值也應和無應力計一樣都是體積變形，二者不一致，證明筒式無應力起不到補償作用。后來還試用過尺寸不同的混凝土塊，內設同一型號的應變計，作為補償塊。補償塊與結構上對應的混凝土同時灌注，同樣養生，測試時將補償塊放在觀測的部位，盡量保持同樣的條件。但由于補償塊體積小，界面多，熱傳導及水分散發比較快，后來也發現補償塊內的溫度和濕度與結構之間存在較大的差別。同樣起不到良好的補償作用。

　　以上教訓使我們認識到無應力計補償效果好壞取決于在溫度和濕度方面能否與工作應變計保持同步，為此我們將筒式無應力計改為半筒式，見圖2。

　　為了試驗這種無應力計補償效果，曾制作大型混凝土試塊，里面埋設幾種尺寸不同的半筒式無應力計及對應的工作應變計(DI-100)，見圖3。將試塊放在露天和水下分別進行較長時間的觀測，然后將試塊放在壓力機加載驗證無應力計對荷載隔離效果。

　　圖4為試塊中一種無應力計與應變計在日照下觀測的"應變-時間曲和"溫度一時間曲線"。圖5是試塊在水中觀測的無應力計及應變計的"應變-時間曲線"和"溫度-時間曲線"。圖6是試塊在壓力機加載時的"應變-荷載曲線"。從觀測曲線可以看出，尤應力計不論在日照下和水中，它與應變計在應變和溫度方面基本上是同步的，隔離荷載效果也很好，試驗證明半筒式無應力計有較好的補償效果。轉自環球網校edu24ol.com

　　此后一直使用這種無應力計，據幾座橋的實測數據看，補償效果是令人滿意的。

　　有些橋梁在橫向未設預應力，還可采用圖7所示補償形式，在垂直方向安裝同樣的應變計，其測值經過泊桑比的換算，同樣可進行補償。這種補償形式安裝方便，不需其他設備，從使用效果看也很好。

　　上述兩種補償形式，要達到預期的補償效果，還有幾點應弓愧注意。一是要設法將補償和工作的兩個應變計埋設距混凝土表面同等，只有這樣才能使兩者在溫度和濕度保持同步;二是無應力計和應變計應選擇溫度場相同或接近的位置進行埋設;三是工作和補償的兩個應變計必須同一型號、同批生產。如果兩者主要參數相同或相近補償效果會更好。

　　2.減少溫差及徐變影響的措施

　　橋梁結構的溫差多來自日照，氣溫驟降也能形成溫差。根據觀測，日照引起的梁頂與梁底溫差可達17～19℃。它能使某些部位產生相當大的溫度應力。也可能使施工中懸臂端產生較大的變位。具體與結構本身力學特性及周圍約束有關。由于日照引起的溫度場本身又是隨機變量。所以溫差給結構帶來影響相當復雜。

　　減少溫差影響有效方法是早晨日出之前進行量測。日照形成的溫差經過一夜基本上趨于平穩。只有封閉箱內外有溫差，但影響不大。早晨不但是梁的各部位溫差最小，而且全橋的各部分溫差也最小。因此早晨日出之前進行量測是消除溫差影響有效的方法。

　　混凝土徐變變形受多種因素影響，比較復雜。其中徐變變形大小與加載齡期長短有關。減少徐變的影響，可采用加密量測次數，取每次加載前后相對值累計辦法，有一定效果。 懸臂施工中每澆筑(或拼裝)一個梁段需要一定時間，測試可將其中幾個荷載變化比較大的工序選出來。如移掛籃、綁鋼筋、澆混凝土、張拉預應力等，在這些工序進行前后分別進行量測，取前后差值疊加累積。這樣雖然不可能將徐變影響完全分離出去，但總可以減少一部分誤差。

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