【文章內(nèi)容簡介】 際受力狀態(tài)進(jìn)行評判和確保施工安全順利的主要依據(jù)。結(jié)構(gòu)某定點(diǎn)的應(yīng)力也同其幾何位置一樣，隨著施工的推進(jìn)，其值是不斷變化的。在某一時(shí)刻的應(yīng)力值是否與分析（預(yù)測）值一致，是否處于安全范圍內(nèi)是施工控制關(guān)心的問題，解決的辦法就是進(jìn)行監(jiān)測，在箱梁的控制截面布置應(yīng)力測點(diǎn)，以觀察在施工過程中這些截面的應(yīng)力變化及應(yīng)力分布情況，并與理論計(jì)算值進(jìn)行比較，從而預(yù)告當(dāng)前已安裝構(gòu)件或即將安裝的構(gòu)件是否出現(xiàn)不滿足強(qiáng)度要求的狀態(tài)。對本橋進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)控的目的就是確保施工過程中結(jié)構(gòu)的可靠度和安全性，保證橋梁成橋受力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。 應(yīng)力測試儀器及測試原理 測試儀器的選擇由于該橋施工時(shí)間較長，故應(yīng)力監(jiān)測是一個(gè)長時(shí)間的連續(xù)的量測過程，要實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測結(jié)構(gòu)的應(yīng)力情況采用方便、可靠和耐久的傳感組件非常重要。根據(jù)以往的監(jiān)測經(jīng)驗(yàn)，鋼弦式傳感器具有較好的穩(wěn)定性和應(yīng)變積累功能，抗干擾能力強(qiáng)，數(shù)據(jù)采集方便等優(yōu)點(diǎn)，在本橋的應(yīng)力監(jiān)測中采用鋼弦式傳感器。因此結(jié)合本工程的實(shí)際情況，在應(yīng)力監(jiān)測中采用長沙金碼高科技實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的溫度型智能鋼筋應(yīng)力計(jì)和配套的振弦檢測儀作為應(yīng)力觀測儀器，該應(yīng)力計(jì)的溫度誤差小、性能穩(wěn)定，可以在量測過程中始終以初始零點(diǎn)作為起點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測，且具有應(yīng)變累計(jì)功能，抗干擾能力強(qiáng)，適于應(yīng)力長期觀測。 測試原理鋼弦應(yīng)力計(jì)埋入混凝土內(nèi)以后，在軸向力作用下鋼弦兩支點(diǎn)間的弦長將發(fā)生伸長或縮短，其自振頻率發(fā)生變化。通過測試傳感器的自振頻率可得到鋼弦的應(yīng)變值，換算得到同位置處混凝土的應(yīng)力值為：=式中： —混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力； —混凝土的彈性模量； —鋼弦傳感器的應(yīng)變。 監(jiān)測斷面及儀器布置主梁測試斷面選擇邊跨L/2，中跨L/L/3L/L/支點(diǎn)等關(guān)鍵截面，共11個(gè)測試斷面，測試截面布置如圖4所示。主梁測試斷面儀器布置情況如圖5所示，鋼筋應(yīng)力計(jì)分別布置在頂板上層鋼筋和底板下層鋼筋上，每個(gè)截面布置4～6根鋼筋應(yīng)力計(jì)。為避開應(yīng)力集中位置，鋼筋應(yīng)力計(jì)應(yīng)盡量布置在非擴(kuò)大截面的普通鋼筋上，同時(shí)在頂?shù)装迳暇贾脩?yīng)力計(jì)，可以測試應(yīng)力沿梁截面橫向的分布情況。鋼筋應(yīng)力計(jì)按預(yù)定的測試方向（梁部結(jié)構(gòu)為橋梁的縱橋向，梁墩為墩的豎向）焊接固定在主筋上，為防止焊接時(shí)溫度過高損壞鋼筋應(yīng)力計(jì)，焊接過程中，應(yīng)用紗布包裹住傳感器的中間元件部分，并用冷水澆元件部分。為測試方便，同一個(gè)截面的測試導(dǎo)線引至梁同一側(cè)的混凝土表面，在施工過程中需要注意測試信號線的保護(hù)，這些工作需要施工單位配合完成。 測試內(nèi)容應(yīng)力監(jiān)測針對施工的每個(gè)主要施工階段進(jìn)行，在每個(gè)施工階段都進(jìn)行監(jiān)測，各階段根據(jù)施工進(jìn)度進(jìn)行測試，各階段應(yīng)力監(jiān)測主要包括：（1） 混凝土澆筑前的應(yīng)力測試；（2） 混凝土澆筑后、預(yù)應(yīng)力張拉前的應(yīng)力測試；（3） 預(yù)應(yīng)力張拉后、掛籃行走前的應(yīng)力測試；（4） 掛籃行走后的應(yīng)力測試；（5） 在每一階段測試完畢后應(yīng)對測試結(jié)果進(jìn)行分析、比較，若存在誤差分析原因；（6） 根據(jù)測試結(jié)果，給出該橋在成橋時(shí)恒載下的應(yīng)力狀態(tài)。應(yīng)力監(jiān)控所采用的鋼筋應(yīng)力計(jì)與普通鋼筋焊接，在混凝土澆筑后，混凝土將不可避免的發(fā)生收縮及在外力作用下的徐變，在懸臂階段，每個(gè)墩的懸臂結(jié)構(gòu)均為靜定結(jié)構(gòu)，混凝土的收縮、徐變不會引起結(jié)構(gòu)的次內(nèi)力，僅僅引起混凝土的應(yīng)變，由于假設(shè)混凝土和鋼筋是協(xié)同受力的，則鋼筋應(yīng)力計(jì)所測數(shù)據(jù)中含有非荷載作用下的應(yīng)變成分；在合攏后，發(fā)生體系轉(zhuǎn)換后，混凝土的收縮、徐變將引起結(jié)構(gòu)次內(nèi)力，該次內(nèi)力為結(jié)構(gòu)內(nèi)力的一部分，將引起鋼筋應(yīng)力的變化，此部分為荷載作用下的應(yīng)變，另外，由于混凝土的收縮、徐變應(yīng)變也將引起鋼筋應(yīng)力計(jì)的應(yīng)力測試結(jié)果的變化，此部分為非荷載下的應(yīng)變，須將非荷載下的應(yīng)變扣除。20圖4 梁部結(jié)構(gòu)測試斷面布置圖 （a） 支點(diǎn)斷面 （b） 跨中斷面圖5 主梁截面鋼筋應(yīng)力計(jì)布置圖由于應(yīng)力測試數(shù)據(jù)中含有非荷載作用下混凝土應(yīng)變的成分，所測數(shù)據(jù)不能真實(shí)反映結(jié)構(gòu)的受力，在由測試鋼筋應(yīng)力計(jì)算混凝土應(yīng)力時(shí)必須予以消除或進(jìn)行應(yīng)力修正。另外，對應(yīng)力測試數(shù)據(jù)有較大影響的因素也很多，主要有：測試初值設(shè)定、混凝土收縮、徐變、溫度等。 鋼弦計(jì)初值設(shè)定及測試時(shí)間馬總屯特大橋（48+80+48）m連續(xù)梁橋采用懸臂施工，鋼弦計(jì)根據(jù)施工控制前期計(jì)算結(jié)果埋設(shè)在各測試斷面，由于混凝土在初凝后將發(fā)生很大的水化熱，對測試結(jié)果影響較大，故一般鋼筋應(yīng)力計(jì)的初值設(shè)定設(shè)在混凝土的初凝時(shí)刻，可以降低水化熱等對測試結(jié)果的影響。為減小溫度對測試結(jié)果的影響，測量時(shí)間選擇在早晨太陽出來之前，同時(shí)記錄梁體的溫度以進(jìn)行溫度修正。 混凝土收縮和徐變的影響對于超靜定結(jié)構(gòu)，混凝土的收縮和徐變將引起結(jié)構(gòu)次內(nèi)力以及鋼筋與混凝土之間的應(yīng)力重分布，須將混凝土的收縮和徐變引起的鋼筋應(yīng)力增量扣除。為消除混凝土收縮、徐變對測試結(jié)果的影響可以在每道工序（如張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋）之前測一次數(shù)據(jù)，若該施工過程較短，則認(rèn)為每道工序間發(fā)生的混凝土收縮、徐變量很小，不予考慮，以增量的結(jié)果形式對每個(gè)階段進(jìn)行監(jiān)測，若施工周期較長，必須對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理方法見應(yīng)力測試數(shù)據(jù)分析。 其它影響因素（1） 混凝土的彈性模量，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。（2） 鋼弦計(jì)本身質(zhì)量（穩(wěn)定性），以往的使用經(jīng)驗(yàn)證明，監(jiān)測中采用的ZX－216AT型埋入式鋼筋應(yīng)力傳感器穩(wěn)定性較好，零點(diǎn)隨時(shí)間漂移很小，且其監(jiān)測結(jié)果可以根據(jù)混凝土內(nèi)部溫度進(jìn)行調(diào)整。 應(yīng)力測試數(shù)據(jù)分析鋼弦傳感器埋入混凝土內(nèi)后，在軸向力作用下鋼弦兩支點(diǎn)間的弦長將發(fā)生伸長或縮短，其自振頻率發(fā)生變化。通過測試傳感器的自振頻率和傳感器內(nèi)的電子元件可以得到鋼弦的應(yīng)變值，換算得到同位置處混凝土的應(yīng)力值為：式中：－混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力；－混凝土的彈性模量；－鋼弦傳感器的應(yīng)變。施工應(yīng)變的監(jiān)測是將傳感器埋置在構(gòu)件混凝土內(nèi)，測點(diǎn)處傳感器變形與周圍混凝土的變形是一致的。由于有多種變形的摻入，傳感器的顯示數(shù)值為周圍混凝土的總應(yīng)變值。在時(shí)刻承受單軸向應(yīng)力的混凝土構(gòu)件，在時(shí)刻測得總應(yīng)變值可用下式表示：式中：－加載時(shí)初應(yīng)變；－時(shí)刻時(shí)的徐變效應(yīng)；－收縮應(yīng)變；－溫度應(yīng)變；－構(gòu)件體積幾何尺寸變形引起的應(yīng)變值。 混凝土收縮、徐變應(yīng)變的影響分析混凝土的收縮、徐變對主梁結(jié)構(gòu)的影響主要表現(xiàn)在：① 由于收縮、徐變的作用使預(yù)應(yīng)力鋼束發(fā)生應(yīng)力損失；② 箱梁發(fā)生徐變撓度；③ 由于收縮、徐變的作用，使得鋼筋應(yīng)力計(jì)的非受力應(yīng)變增加，使得測試結(jié)果與理論結(jié)果相比相差太大，故為得到混凝土的實(shí)際應(yīng)力，須將混凝土的受力應(yīng)變從總應(yīng)變中分離出來，即應(yīng)扣除收縮及徐變對測試結(jié)果的影響。若不考慮混凝土的收縮、徐變，即假設(shè)混凝土與鋼筋協(xié)同工作，兩者的應(yīng)變值相同，則由鋼筋的應(yīng)力值可推算混凝土的應(yīng)力值，如下式所示：式中：－混凝土應(yīng)力，－鋼筋應(yīng)力，－普通鋼筋與混凝土彈性模量比。對于靜定結(jié)構(gòu)來講，收縮、徐變將引起混凝土和鋼筋之間的應(yīng)力重分布，一般情況下，在混凝土收縮和徐變作用下，鋼筋將出現(xiàn)受壓的應(yīng)力，使得鋼筋應(yīng)力計(jì)測試的壓應(yīng)力結(jié)果偏大，拉應(yīng)力偏小，由于配筋率一般較小，可以認(rèn)為混凝土沒有受力，即箱梁截面上的應(yīng)力僅為彈性應(yīng)力而無收縮、徐變引起的應(yīng)力，由于應(yīng)力計(jì)測試的為鋼筋應(yīng)力，在受壓的情況下，由于鋼筋應(yīng)力計(jì)測試結(jié)果含有收縮、徐變應(yīng)變，測試結(jié)果偏大，若按照上式直接計(jì)算，則結(jié)果偏大。在工作應(yīng)力下，混凝土的彈性應(yīng)變和徐變應(yīng)變都與應(yīng)力呈線性關(guān)系。因此，只要總應(yīng)力不超過混凝土強(qiáng)度的50%，分批施加應(yīng)力所產(chǎn)生的應(yīng)變可以采用迭加原理。對于時(shí)刻施加初應(yīng)力，又在不同時(shí)刻（＝1，2，…，）分階段施加應(yīng)力增量的混凝土，其在以后任何時(shí)刻包括收縮應(yīng)變在內(nèi)的總應(yīng)變可以表達(dá)為：式中：－在時(shí)刻施加的初應(yīng)力；－齡期為的混凝土彈性模量；－混凝土在時(shí)刻的收縮應(yīng)變；－徐變系數(shù)，參考鐵路橋規(guī)進(jìn)行計(jì)算。設(shè)每次施加應(yīng)力增量后立即讀數(shù)，即觀察時(shí)刻，則：式中：－應(yīng)變觀測值，需減去傳感器初讀數(shù)。同理可推出：故在時(shí)刻，測點(diǎn)處扣除了收縮、徐變效應(yīng)的混凝土彈性應(yīng)