CN102998136A - 一种预应力混凝土连续刚构桥的线形监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预应力混凝土连续刚构桥的线形监控方法，包括以下几个步骤：a、在主梁悬浇筑过程中，确定主梁立模标高，并建立主梁的线形监控网；b、从主梁悬浇筑前、至成桥后止，对主梁进行线形测量，并测量主梁的应力以及温度，通过对主梁进行应力测试、以及温度测试，不仅能够用来评价施工质量，而且能够对桥梁施工过程中结构安全和竣工后进行跟踪监测，为设计、施工监控提供参考数据，以确保大桥安全建成。

Description

一种预应力混凝土连续刚构桥的线形监控方法

技术领域

本发明涉及一种线形监控方法，尤其涉及一种预应力混凝土连续刚构桥的线形监控方法。 

背景技术

对于采用挂篮悬臂浇筑法施工的预应力混凝土连续刚构桥来说，桥梁最终结构的形成要经历一个漫长而复杂的过程，而且施工期间桥梁结构体系也将随着施工阶段的不同而不断变化。施工过程中，因设计参数误差(如材料特性、徐变系数等)、施工误差(如梁段重量、安装误差等)、测量误差及结构分析模型误差等种种原因，将导致施工过程中桥梁的实际状态(线形、内力)与理想目标存在一定的偏差，这种偏离如不及时加以识别和调整，累积到一定程度后将对施工过程中结构的可靠度和安全带来严重影响，并导致成桥后的结构状态偏离设计要求，而且一旦出现线形误差时，该误差将永远存在，而通过重新调整后续梁段的立模标高能消除的已施工梁段的残余误差十分有限，有时甚至无法完全消除。 

为此，就必须进行施工过程的监控，现有的线形监控的方法通常包括以下几个步骤：根据设计文件和施工方案，进行施工架设过程计算，以确定每个悬浇阶段的立模标高，并在施工过程中根据施工监测的成果对误差进行分析、预测和调整后续梁段的立模标高，以确保施工过程中结构的可靠度和安全，确保合拢精度和体系转换的顺利进行，最终使成桥后的桥面线形、内力符合设计要求，但是对于挂篮悬臂浇筑法施工的预应力连续刚构桥来说，现有的线形监控方法存在以下几个不足之处： 

1、由于悬臂施工周期长，在风、温度等环境因素影响下，成桥后线形误差较大；

2、由于预应力筋数量较多，在预应力施工时的误差对桥梁的线形影响较大。

发明内容

本发明解决的技术问题在于克服现有技术的上述不足，提供一种测量精确可靠的预应力混凝土连续刚构桥的线形监控方法。 

为解决上述技术问题，本发明提供了以下技术方案： 

一种预应力混凝土连续刚构桥的线形监控方法，包括以下几个步骤：

a、在主梁悬浇筑过程中，确定主梁立模标高，并建立主梁的线形监控网；

b、从主梁悬浇筑前、至成桥后止，对主梁进行线形测量，并测量主梁的应力以及温度。

通过对主梁进行应力测试、以及温度测试，不仅能够用来评价施工质量，而且能够对桥梁施工过程中结构安全和竣工后进行跟踪监测，为设计、施工监控提供参考数据，以确保大桥安全建成。 

优选的，在步骤b中，在主梁内设置埋入钢弦式应变计，测得荷载作用下混凝土的总应变。由于影响混凝土应力测试的因素很复杂，除荷载作用引起的弹性应力应变以外，还与收缩应变、温度应变有关，通过在主梁内设置埋入钢弦式应变计，能够测得混凝土在徐变应变、弹性应变、以及无应力应变（收缩应变、温度应变）等各项因素所导致的混凝土应变的综合值，以实现对混凝土总应变的精确计算，采用钢弦式应变计，还具有长期性能稳定可靠、抗损伤性能好、设置定位容易及对施工干扰小的有益效果。 

优选的，在步骤b中，将待浇筑的混凝土填装入容器内，并在容器的中部埋入无应力计，通过无应力计的度数测得混凝土的无应力应变。通过制作试块并埋入无应力计的方式，能够测得无应力应变（收缩应变、温度应变）的精确取值。 

由于混凝土总应变=弹性应变+徐变应变+无应力应变，根据已测得的混凝土总应变、无应力应变、以及能够分析计算得出的徐变应变的具体取值，准确计算得出弹性应变，并通过弹性应变乘以混凝土弹性模量，得出荷载作用下混凝土的应力，与现有的通过估算的方式得出的荷载作用下混凝土的应力值相比，更加精确。 

优选的，所述钢弦式应变计通过钢丝与主梁内部的预应力钢筋相互绑扎。采用这样的方式，能够避免混凝土浇筑、以及预应力张拉过程中钢弦式应变计窜位和角度改变，确保测量精度。 

优选的，所述钢弦式应变计沿主梁的延伸方向设置，所述钢弦式应变计设置于主梁的上缘和下缘。采用这样的方式，避免了主梁悬浇中各截面应力分布不均导致的测量结果不一致的情况，测得的截面应力分布情况精确可靠。 

优选的，所述步骤b中，首先将待浇筑的混凝土填装入容器内，并在容器的中部埋入无应力计，测得的无应力应变，并在主梁内设置用于测量主梁在荷载作用下混凝土总应变的钢弦式应变计；在混凝土浇筑完成时、预应力张拉完成时、合拢段浇筑前、合拢段浇筑后、合龙段预应力张拉前、以及合龙段预应力张拉后，分六次测量荷载作用下混凝土的总应变，并得出主梁在荷载作用下的应力。 

通过制作试块并埋入无应力计的方式，测得无应力应变（收缩应变、温度应变）的精确取值，并通过在主梁内设置埋入钢弦式应变计的方式测得主梁在各个工序情况下的混凝土总应变，并根据已测得的混凝土总应变、无应力应变、以及能够分析计算得出的徐变应变的具体取值，准确计算得出弹性应变，并通过弹性应变乘以混凝土弹性模量，得出荷载作用下混凝土的应力，与现有的通过估算的方式得出的荷载作用下混凝土的应力值相比，更加精确。 

优选的，在步骤b中，在主梁内埋设有温度场测量装置，所述温度场测量装置包括温度传感器和点温计。采用这样的方式，能够反应出主梁上混凝土的温度的梯度变化。 

优选的，所述温度场测量装置设置于主梁的上缘的横向中部内外两侧、下缘的横向中部内外两侧、左侧面纵向中部的内外两侧、以及右侧面纵向中部的内外两侧，采用这样的结构，精确反应出主梁的四周、以及内外侧温度的梯度变化，精确反应出主梁各处的温度数值。 

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过对主梁进行应力测试、以及温度测试，使线形监测更加精确可靠，不仅能够用来评价施工质量，而且能够对桥梁施工过程中结构安全和竣工后进行跟踪监测，为设计、施工监控提供参考数据，以确保大桥安全建成。 

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。 

本发明的实施方式不限于以下实施例，在不脱离本发明宗旨的前提下做出的各种变化均属于本发明的保护范围之内。 

本实施例一种预应力混凝土连续刚构桥的线形监控方法，包括以下几个步骤： 

a、在主梁悬浇筑过程中，确定主梁立模标高，并建立主梁的线形监控网；在确定每个悬浇阶段的立模标高以后，在施工过程中根据线形检测的结果对误差进行分析、预测和调整后续梁段的立模标高，一旦立模标高确定，主梁的线形就基本确定，并通过计算和施工确定主梁施工的预拱度，以确保施工过程中结构的精度、可靠度和安全性。

b、从主梁悬浇筑前、至成桥后止，对主梁进行线形测量，并测量主梁的应力以及温度。 

本实施例中，除了对主梁悬臂浇筑过程中的立模标高、局部线形、轴线偏位、同垮对称点高程差、合拢段相对高差、断面尺寸偏差、已浇筑段以及成桥后主桥系统监控等指标进行线形检测外，还通过对主梁进行应力测试、以及温度测试，不仅能够用来评价施工质量，而且能够对桥梁施工过程中结构安全和竣工后进行跟踪监测，为设计、施工监控提供参考数据，以确保大桥安全建成。 

在预应力混凝土结构的应变实际测试中，通过系统识别、误差分析与处理，使测试应力尽可能地接近于实际，从而较准确地掌握结构的真实应力状态。为了排除非受力应变，在处理应力数据时采用增量法进行，这样可以有效的排除混凝土的非应力应变，再根据混凝土的应力应变关系，可以推算混凝土在不同应力状态下的单轴应变计算公式，从而计算混凝土的应力。 

在步骤b中，主梁的应力测量具体方法如下：首先，将待浇筑的混凝土填装入容器内，并在容器的中部埋入无应力计，通过无应力计的度数测得混凝土的无应力应变，通过制作试块并埋入无应力计的方式，能够测得无应力应变（收缩应变、温度应变）的精确取值。然后，在主梁内设置埋入钢弦式应变计，测得荷载作用下混凝土的总应变，测得的总应变值包括徐变应变、弹性应变、以及无应力应变（收缩应变、温度应变）等各项因素所导致的混凝土应变之和，实现对混凝土总应变的精确计算。 

本实施例中，选用ZX-212A型钢弦式记忆智能数码应变计。其主要指标如下：量程±1500με、灵敏度1με、长期稳定性2～3με。配合使用无应力计，检测仪器为ZX-300型钢弦频率巡检仪。由于混凝土总应变=弹性应变+徐变应变+无应力应变，即： 

，根据已测得的混凝土总应变

、无应力应变、并结合徐变应变

，得出弹性应变

的准确数值。最后，通过弹性应变

与混凝土弹性模量之积，即：

，计算得出准确的荷载作用下混凝土的应力

。 

通过钢弦式应变计测量荷载作用下混凝土的总应变时，钢弦式应变计沿主梁的延伸方向设置，所述钢弦式应变计设置于主梁的上缘和下缘，通过对主梁的上缘和下缘进行应力测试，避免了主梁悬浇中各截面应力分布不均导致的测量结果不一致的情况，测得的截面应力分布情况精确可靠。并且，钢弦式应变计通过钢丝与主梁内部的预应力钢筋相互绑扎固定，以避免混凝土浇筑、预应力张拉过程中钢弦式应变计窜位和角度改变，确保测量精度。 

由于主梁结构的温度场对桥面的竖向线形影响非常敏感，为了精确测量出主梁的温度、以使得线形监控的结果更加准确，在主梁内埋设有温度场测量装置，所述温度场测量装置设置于主梁的上缘的横向中部内外两侧、下缘的横向中部内外两侧、左侧面纵向中部的内外两侧、以及右侧面纵向中部的内外两侧，所述温度场测量装置包括温度传感器和点温计，从而反应出主梁上混凝土的温度的梯度变化，并测出主梁的四周、以及内外侧温度的梯度变化，采用JMT-36C型，使用JMZX-3001型巡检仪进行测量其电阻。环境温度测量采用电子温度计，主梁温度场测量采用数字测温传感器进行测试。 

最优选的，混凝土箱梁的悬浇过程大致可分为三个工序：挂篮前移、立模；混凝土浇筑；预应力张拉，应力测量考虑到施工中特殊工况和温度大幅变化等情况，因此，主梁应力测量应在以下工况进行：在混凝土浇筑完成时、预应力张拉完成时、合拢段浇筑前、合拢段浇筑后、合龙段预应力张拉前、以及合龙段预应力张拉后，分六次测量荷载作用下混凝土的总应变，为了高效、精确地反应出各个施工进程时的线形参数，并得出主梁在荷载作用下的应力，测量荷载作用下混凝土的总应变前，首先将待浇筑的混凝土填装入容器内，并在容器的中部埋入无应力计，并在主梁内设置用于测量主梁在荷载作用下混凝土总应变的钢弦式应变计，测得的无应力应变，并在上述六个工序时间点分别测得相应数据。 

根据以上监控量测方案的有效执行，在中跨合龙前后、边跨直线段合龙前后及整个桥主体工程完成后，整个桥梁结构体标高、线型控制、结构尺寸控制及施工过程中由于砼收缩、徐变、温度而导致应力变化曲线范围均取得了可控的有效成果，在设计规定的范围之内。 

上对本发明的实施例做了详细描述，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内还可以作出各种变化，这些变化均属于本发明的保护范围之内。 

Claims (8)

1.一种预应力混凝土连续刚构桥的线形监控方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

a、在主梁悬浇筑过程中，确定主梁立模标高，并建立主梁的线形监控网；

b、从主梁悬浇筑前、至成桥后止，对主梁进行线形测量，并测量主梁的应力以及温度。

2.根据权利要求1所述的预应力混凝土连续刚构桥的线形监控方法，其特征在于：在步骤b中，将待浇筑的混凝土填装入容器内，并在容器的中部埋入无应力计，通过无应力计的度数测得混凝土的无应力应变。

3.根据权利要求2所述的预应力混凝土连续刚构桥的线形监控方法，其特征在于：在步骤b中，在主梁内设置埋入钢弦式应变计，测得荷载作用下混凝土的总应变。

4.根据权利要求3所述的预应力混凝土连续刚构桥的线形监控方法，其特征在于：所述钢弦式应变计通过钢丝与主梁内部的预应力钢筋相互绑扎。

5.根据权利要求4所述的预应力混凝土连续刚构桥的线形监控方法，其特征在于：所述钢弦式应变计沿主梁的延伸方向设置，所述钢弦式应变计设置于主梁的上缘和下缘。

6.根据权利要求1所述的预应力混凝土连续刚构桥的线形监控方法，其特征在于：所述步骤b中，首先先将待浇筑的混凝土填装入容器内，并在容器的中部埋入无应力计，测得的无应力应变，并在主梁内设置用于测量主梁在荷载作用下混凝土总应变的钢弦式应变计；在混凝土浇筑完成时、预应力张拉完成时、合拢段浇筑前、合拢段浇筑后、合龙段预应力张拉前、以及合龙段预应力张拉后，分六次测量荷载作用下混凝土的总应变，并得出主梁在荷载作用下的应力。

7.根据权利要求1所述的预应力混凝土连续刚构桥的线形监控方法，其特征在于：在步骤b中，在主梁内埋设有温度场测量装置，所述温度场测量装置包括温度传感器和点温计。

8.根据权利要求7所述的预应力混凝土连续刚构桥的线形监控方法，其特征在于：所述温度场测量装置设置于主梁的上缘的横向中部内外两侧、下缘的横向中部内外两侧、左侧面纵向中部的内外两侧、以及右侧面纵向中部的内外两侧。