大跨度连续钢构桥温度效应的 监测分析 ＊ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｌｏｎｇ—Ｓｐａｎ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｓｔｅｅｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｂｒｉｄｇｅ 李鑫奎 伍小平宋胜录黎奎奎 上海建工集团股份有限公司技术中心 ２００４３１ 摘要：根据柬埔寨当地气候条件，对湄公河特大桥连续刚构箱梁的温度、应力、标高、轴线进行了连续的监测，得出 了温度对箱粱应力、标高、轴线偏转的影响规律，为桥梁的施工和施工控制提供了资料，确保了箱梁施工精度。 关键词：湄公河大桥 连续刚构 应力 轴线 温度效应 监测 中图分类号：Ｕ４４８．２３ ，文献标识码 Ｂ 【文章编号】１００４—１００１（２０１２）０３－０２６８—０３ ２．２温度测点布置 １ 工程概况 为全面掌握箱梁截面温度分布情况，除布置带温度测 湄公河特大桥位于柬埔寨首都东北方向２５ ｋｍ处，东 量的应变传感器外，还需在１２＃块埋设温度传感器测量箱 西走向，全桥长１ ０６６ ｍ。主桥上部结构采用９５ ｍ＋３ Ｘ 梁截面温度。温度传感器测点布置及仪器见图４。 １７０ ｍ＋９５ ｍ五跨变截面全截面预应力混凝土连续刚构组 合体系，下部结构主墩采用箱式墩身，基础为钻孔灌注桩。 桥面宽度为１３．５ ｍ，底板宽度为７ ｍ，箱梁根部梁高 １０．７ ｍ，跨中合龙段梁高４ ｎｌ，设计荷载为公路Ｉ级。桥梁 总体布置见图１。 图３应力测点布置 图４温度测点布置 ２．３标高、轴线及桥长测点布置 对于悬臂施工，标高和轴线是桥梁能否顺利合龙的关 图１ 湄公河特大桥总体布置 键。由于施工荷载和温度都会引起桥梁标高及轴线的变化， ２测点布置 所以我们对标高和轴线温度效应进行了监测，即：标高测点 布置于每段悬臂端顶板上腹板中线处，轴线测点布置于每 ２．１应力测点布置 段悬臂端顶板桥梁中线位置，标高及轴线测点均采用埋设 为尽可能全面掌握混凝土箱梁各个施工工况变化和 钢筋头方法布置，桥长采用轴线测点测量（图５）。 温度对箱梁各力学参数的影响，我们在每跨箱梁１ 块、ｌ２ 块及合龙段２２ 块处（图２中Ｉ、Ⅱ、Ⅲ截面位置）埋设应变 计，以测量箱梁各种工况下应变反应及温度变化。应变采集 处理选用美国基康系列仪器，应力测点布置见图２、图３。 图５标高及轴线测点布置 图２箱梁应力及温度观测断面布置 ３监测结果分析 为充分反映温度对各参数影响规律，测量通常在阳光 上海市科委资助课题。深水大跨度预应力混凝土连续梁桥施工技 充足且温度变化明显的晴天进行，而工况选择则根据所测 术研究及东南亚国家推广与应用研究“（编号：Ｏ７２００７０５４） 数据的性质确定。各参数变化以日出前６：００左右的数据为 作者简介：李鑫奎（１９８１一），男，硕士，工程师。 作者地址：上海市宝山区江杨南路１６４６号（２Ｏｏ４３１）。 基准，以后每隔２．５ ｈ左右测量一次数据直至日落。温度对 收稿日期：２０１２－０１—１６ 各参数影响规律如下文所述。 ２６８ Ｊ ２ｏ１２・３ Ｂ词Ｉ血ｇ ３．１温度对应力影响分析 温度对桥梁应力的影响包括温度自应力和温度次应 力。连续梁悬臂施工状态下为静定结构，没有多余约束，因 此，悬臂施工状态下只产生温度自应力，而成桥状态下除了 温度自应力还有温度次应力影响。本文选取悬臂施工阶段 １０ 墩８ 块张拉后温度对箱梁顶板和底板应力影响数据进 行分析，以便为施工控制提供基础数据。 图６、图７为顶板、底板温度和应力随时间的变化趋 势图。由图６可知，未受阳光照射之前箱梁顶板及底板温度 相同均为２７ ｃＣ，太阳照射以后，随着外界温度的升高，顶 板温度升高明显快于底板；至１５：００左右，顶板及底板温度 均达到最高分别为３７．４ ｃｃ和２９．３ ｃｃ，项板升温１０．４ ｃＣ， 底板升温２．３ ｃＣ。由于顶板和底板升温幅度不同造成箱梁 应力产生变化，从图７中可看出：项板应力最大变化 ２．４３ ＭＰａ，底板应力最大变化０．５５ ＭＰａ，顶板应力变化量远 远大于底板，同时也大于预应力张拉、混凝土浇注等主要施 工工况产生的应力变化。由此可知温度效应对箱梁影响较 大，故施工控制实施时应充分考虑温度效应的影响，对应力 测试结果必须进行温度效应修正。 —— ／／ ｝ｌ — 瘸援 撼 滠度 ｉ ６ｏ０ ９．＂３０ ＩＺ－Ｏ０ １４：５０ １７＇．００时间 图６顶板、底板截面温度随时间变化趋势 圈７顶板、底板应力随时间变化趋势 ３．２温度对标高影响分析 因连续刚构组合体系桥梁施工对标高控制极严，而柬 埔寨强烈的日照对箱梁标高影响较大，故我们通过对施工 过程中标高的温度效应进行观测，以便掌握温度对标高影 响规律。现以７ 墩１９＃块张拉后主梁标高受温度效应影响 为例进行分析。 如图８所示：随着温度的升高，悬臂端头标高随之降 低，且标高降低滞后于温度的升高，标高降低过程持续至 １７：００左右，ｌ９ 块端头标高最大下降量为１２ ｍｍ。根据图８ （ａ）测点连线图 Ｃｏ）测点拟合直线图 图８悬臂标高变化（图中括号内为实测气温） （ｂ）经过线性拟合后可知：随着温度的升高，拟合线的斜率 逐渐增大，此时表示箱梁标高逐渐降低，至１７：ｏ０时，拟合 线斜率开始变小，表示箱梁标高开始逐步恢复。因标高受温 度有一定影响，如不进行及时调整，会影响桥梁的正常合 龙，故立模时对温度影响应予剔除，以提高立模精度。 ３．３温度对轴线影响分析 湄公河大桥偏东西走向且采用箱形墩身，因箱梁两侧 腹板及箱形墩身南侧受太阳辐射不同而产生温差，产生温 差后箱梁及墩身发生扭转，从而致使主梁轴线发生偏转。为 避免造成轴线偏差，施工过程中对湄公河大桥轴线进行了 详细的温度影响测量，以８ 墩２２ 块张拉后为例说明温度 对轴线的影响。 由图９可知：悬臂端随着温度的升高发生逆时针扭转， ２２＃块端头最大扭转量达到４９ ｍｍ，箱梁自太阳照射之后扭 转量迅速增大，最大扭转量发生在１２：３０左右，此后由于阳 光照射角度的变化，箱梁扭转逐渐减小，至１７：３０左右基本 回归初始状态。由数据可知，温度对长悬臂状态箱梁扭转影 响较为剧烈，通常施工过程中挂篮的调整需要１ ｈ￣２ ｈ，故 挂篮调整时应进行轴线修正。 图９桥梁轴线扭转温度效应 ｌｌ，￣ｉ＇ｒ第３４卷第３期Ｉ ２６９ ３．４ 温度对桥梁长度影响分析 出以下结论： 大跨度桥梁长度受温度影响变化较为显著，为避免桥 （１）温度对主梁应力、标高、轴线及桥长均有较大的影 梁合龙后因温度降低、桥长缩短而受较大的拉力，应在桥梁 响，尤其温度对应力影响达到２ ＨＰａ以上时，超过了混凝土 合龙前，对桥长的变化进行测量，以便确定一天当中桥梁长 浇筑、预应力张拉等主要施工工况对主梁应力的影响，施工 度最短的时刻进行合龙。表１以湄公河特大桥７ 、８ 墩合 时应对上述数据进行必要的修正。 龙段宽度变化为例，说明温度对桥梁长度的影响，最终确定 （２）因桥梁应力、标高、轴线及桥长对温度影响反应快 了合理合龙时间。 慢及剧烈程度不同，故施工过程及施工控制过程中对以上 参数需具体分析。 裹１湿度对桥长影响表ｌ一表示合拢口变窄，＋表示合拢段变宽） （３）柬埔寨湄公河大桥单跨达到１ ７０ ｍ，是目前东南 时间（大气温度／Ｔ） ９：００（２７．９１ １３：３０（３３．１） １７：３０（３１．３） ２２：００（２７．９、 亚地区较大的一座连续刚构体系桥梁。上述监测数据为东 合龙段宽度变化／ｒｎｍ ０ 一ｌ４ －３１ －２５ 时闻（大气温度，℃） ２３：３０（２７－３、 ０：３０（２７．１） ３：３０（２７） ７：００（２８．１） 南亚热带季风气候条件下温度对桥梁各个参数的影响积累 合龙段宽度变化／ｍｍ －１０ －３ 一ｌ ＋ｌ 了宝贵的数据，为今后该地区类似桥梁的设计和施工控制 提供了参考。 由表中数据可知：至晚上２２：００大气温度已经明显降 低并趋于稳定，因大气温度降低后并不能立刻导致箱梁温 参考文献 度降低，故箱梁长度变化具有一定滞后性；至２３：３０，箱梁 ［１】１张继尧，王昌将．悬臂浇注预应力混凝土连续梁桥【Ｍ１．北京：人民交通出版 长度开始显著变小；０：３０箱梁长度基本稳定。考虑到临时 社．２００４． ［２】刘军，肖长礼，巴卫强．水磨湾特大桥连续刚构施工控制的温度影响们．中 固结的施工时间，本工程确定２３：００￣０：００进行合龙施工是 外公路。２００５．２５（３）：７５—７７． 合适的。 ［３】付玉辉，陈彦江，孙鹏．大跨连续刚构桥施工控制中的温度效应分析们．哈 尔滨商业大学学报（自然科学版），２００６（３）：６２－６５． ４结论 ［４】李光辉．连续刚构桥施工中日照温差对桥梁线型的影响们．四川建筑， ２００５．２５（３）． 通过对湄公河特大桥温度效应的测试及分析，我们得 【５】侯波，张永辰．仿真分析技术在预应力混凝土连续箱梁桥施工监控中的应 用叨．现代交通技术，２００５【４）：４ｏ－４２，４５． （上接第２６０页） 告指挥部。④进入正常状态后，可适当加大风门，提高上升 速度，最大气举速度应限于６００ ｍｍ／ｍ１ｎ以下，各种监测手 段必须一刻不停进行。⑤如罐顶出现倾斜、水准偏差超过 ３ｏ０ ｍｍ时，应暂停上升，罐内压力保持悬浮状态，及时采取 调整穹顶上质量分配或用手拉葫芦施加外力调平的补救措 施。当故障排除后罐顶仍以较快速度上升。⑥当罐顶离压缩 环尚差５ Ｏ００ ｉｂｍ时，应控制进风量、降低速度，必要时可适 当拉开人孔盖板来调速。⑦当罐顶与压缩环板接触后，如位 置出现较大的偏差，必须用手拉葫芦调整，应从０ｏ、９０￣、 圈５定位固定装置的设置 １ ８０。、２７０。这４个位置同时整体调整，然后装配和焊接 形板安装垂直焊接在顶盖主橼位置的顶板上，Ｈ形板的定 组立即安装工夹具并着手对口焊接。⑧在罐顶与压缩环定 位与压缩环平行并保持适当的距离，以确保罐顶盖吹升时 位焊接时，罐内压力必须控制在高于悬浮状态３０ ｍｍ～５０ Ｈ形板不与压缩环相碰撞。 ｍｍ水柱范围内。⑨在降低罐内压力之前，每个罐顶主椽范 ３．７罐顶盖的吹升 围至少焊接１ ｍ。鼓风机应保持工作直到罐顶板与压缩环 罐顶气升和模拟气升一样，应在当天较早开始，以便罐 之间完全焊好。 顶就位工作都能在白天进行。主要应注意的事项为：①气升 初始阶段罐内需留少量人员负责监控及密封件检查工作。 ４结语 ②当罐顶出现平衡上升之势，环形钢轨包括吊脚手架已越 我们通过认真的技术研究和精心的组织管理， 过周边支撑时，罐内人员将通过应急通道向罐外撤离，分别 ５０ ０００ ｍ。液化天然气（ＬＮＧ）低温储罐罐顶盖的吹升仅用了 进入各监控点。③指挥中心将及时收集各种数据并发出各 ２ ｈ就顺利地吹升到位，并在施工安全、质量、工程成本和施 种指令。水准测量组应每隔５ ｍ１ｍ测量罐顶水准，并随时报 工工期等方面取得了理想效果。 ２７ｏ Ｉ ２ｏｌ２・３
