(論文)連續(xù)梁橋整體頂升方案及應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試研究

文章編號(hào):100926825(2009)0120005203 連續(xù)梁橋整體頂升方案及應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試研究 3 收稿日期:2008209211 3:淮安市科技計(jì)劃項(xiàng)目資助(項(xiàng)目編號(hào):HAG062 013) 作者簡(jiǎn)介:林 藝(19752 ) , 女,工程師,淮安經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)建設(shè)房管局,江蘇 淮安 223005 曹茂柏(19682 ) , 男,工程師,淮陰工學(xué)院建筑工程系,江蘇 淮安 223001 董 云(19742 ) , 男,博士,講師,淮陰工學(xué)院建筑工程系,江蘇 淮安 223001 林 藝 曹茂柏 董 云 摘 要:以京滬高速公路淮安廢黃河大橋?yàn)槔?研究了連續(xù)梁橋支座更換工作中多孔橋梁整體頂升方案,并采用電阻應(yīng) 變法監(jiān)測(cè)試頂過(guò)程中梁體的應(yīng)力應(yīng)變?cè)黾又?驗(yàn)證了整體施工方案的可行性。 關(guān)鍵詞:連續(xù)梁,支座,頂升,電阻應(yīng)變法 中圖分類(lèi)號(hào):U445. 4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 1 工程概況 京滬高速公路是中國(guó)大陸第一條全線(xiàn)建成高速公路的國(guó)道 主干線(xiàn)。江蘇段起于魯蘇界的新沂市黃墩河北,止于昆山市花 橋,與滬寧高速公路上海段相接,全長(zhǎng)480. 15 km ,自2000年年底 建成通車(chē),實(shí)現(xiàn)京滬高速公路全線(xiàn)貫通以來(lái),投入運(yùn)營(yíng)已6年多。 隨著交通條件的不斷改善,公路貨運(yùn)的快速發(fā)展,超限運(yùn)輸車(chē)輛 也大幅度增長(zhǎng),且有愈演愈烈之勢(shì)。公路超限運(yùn)輸也加速了公 路、 橋梁等設(shè)施的損壞。京滬高速公路雙向四車(chē)道,廢黃河大橋 單幅橋?qū)?1. 5 m ,上部結(jié)構(gòu)為一聯(lián)10孔30 m先簡(jiǎn)支后連續(xù)后張 預(yù)應(yīng)力組合箱梁,采用板式橡膠支座,隨服務(wù)期延長(zhǎng)及超限運(yùn)輸 的破壞,多處支座出現(xiàn)了破損和脫空,為保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全,急 需對(duì)部分支座進(jìn)行更換。 2 梁體整體頂升方案及施工要求 2. 1 頂升方案 梁體頂升采用超薄型同步千斤頂,在每片預(yù)制梁的梁端設(shè)兩 個(gè)千斤頂,同一橋墩截面四片梁采用同步控制。但由于該橋?yàn)?10孔一聯(lián)預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁橋,全橋整體頂升需投入大量的設(shè)備, 且施工中同步頂升的施工控制困難,若逐孔頂升,相鄰墩頂將產(chǎn) 生較大的高差,產(chǎn)生較大的結(jié)構(gòu)內(nèi)力,經(jīng)計(jì)算分析,同時(shí)考慮更換 支座時(shí)頂升高度的要求,決定采用三孔同時(shí)頂升,相鄰墩頂?shù)淖?大高差不大于5 mm ,最大頂升高度可達(dá)到10 mm。 2. 2 施工要求 考慮到京滬高速公路交通量較大,中斷交通將造成較大的社 會(huì)影響,更換支座要求不中斷交通。 梁體頂升過(guò)程中,要求同一墩頂采用同步控制,不得出現(xiàn)高 差,相鄰墩墩頂高差不得大于5 mm。 為驗(yàn)證頂升方案的可行性,應(yīng)進(jìn)行試頂,并在試頂過(guò)程中進(jìn) 行應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè),在考慮5 mm不均勻沉降的情況下,在梁端 1. 5 m處的截面應(yīng)力增加值不大于表1數(shù)值。 表1 截面應(yīng)力增加值 組合箱梁跨徑/ m 控制應(yīng)力/ MPa 更換支座處相鄰墩 上緣下緣上緣下緣 30- 0. 3550. 5190. 243- 0. 355 3 應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè) 3. 1 檢測(cè)方法 根據(jù)測(cè)試環(huán)境及測(cè)試精度要求,應(yīng)力應(yīng)變的檢測(cè)采用電阻應(yīng) 變測(cè)量法。電阻應(yīng)變測(cè)量方法是將應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量 的方法,簡(jiǎn)稱(chēng)電測(cè)法。 電測(cè)法的基本原理是:將電阻應(yīng)變片(簡(jiǎn)稱(chēng)應(yīng)變片)粘貼在被 測(cè)構(gòu)件的表面,當(dāng)構(gòu)件發(fā)生變形時(shí),應(yīng)變片隨著構(gòu)件一起變形,應(yīng) 變片的電阻值將發(fā)生相應(yīng)的變化,通過(guò)電阻應(yīng)變測(cè)量?jī)x器(簡(jiǎn)稱(chēng) 電阻應(yīng)變儀 ) , 可測(cè)量出應(yīng)變片中電阻值的變化,并換算成應(yīng)變 值,或輸出與應(yīng)變成正比的模擬電信號(hào)(電壓或電流 ) , 用記錄儀 記錄下來(lái),也可用計(jì)算機(jī)按預(yù)定的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,得到所需 要的應(yīng)變或應(yīng)力值。其工作過(guò)程為:應(yīng)變 電阻變化 電壓(或 電流)變化 放大 記錄 數(shù)據(jù)處理。 3. 2 檢測(cè)方案 根據(jù)施工頂升方案,在單幅三孔同時(shí)頂升過(guò)程中,選擇其中 一孔(建議選擇頂升量最大跨 ) , 對(duì)4根梁的梁端1. 5 m ,1/ 4跨及 跨中5個(gè)斷面同時(shí)進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)。為避免接線(xiàn)過(guò)長(zhǎng),橫橋向 各斷面采用獨(dú)立的電阻應(yīng)變儀,即用5臺(tái)電阻應(yīng)變儀同時(shí)獨(dú)立地 進(jìn)行5個(gè)檢測(cè)斷面的應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量。另外,為保障測(cè)量的精度及 測(cè)量結(jié)果的可靠性,每根梁的每個(gè)斷面均布設(shè)3個(gè)檢測(cè)點(diǎn),即要 求應(yīng)變儀的檢測(cè)通道不小于12。測(cè)點(diǎn)布置位置見(jiàn)圖1。 3. 3 檢測(cè)設(shè)備及工藝 3. 3. 1 檢測(cè)儀器 本次檢測(cè)采用XL2101B5 +型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。 在測(cè)量應(yīng)變時(shí),把粘貼在構(gòu)件上的應(yīng)變片接入電橋,將電橋 預(yù)調(diào)平衡,當(dāng)構(gòu)件受力發(fā)生變形時(shí),應(yīng)變片隨之產(chǎn)生電阻值的變 化,從而破壞了電橋的平衡,產(chǎn)生輸出電壓,由顯示表顯示出應(yīng)變 的數(shù)值。該靜態(tài)電阻應(yīng)變儀可同時(shí)測(cè)量40個(gè)點(diǎn)的應(yīng)變,如果要 測(cè)量更多點(diǎn)的應(yīng)變,需另外配備平衡箱。該應(yīng)變儀可以自動(dòng)存儲(chǔ) 檢測(cè)結(jié)果,它還可以通過(guò)接口與計(jì)算機(jī)連接,由計(jì)算機(jī)對(duì)測(cè)量數(shù) 據(jù)進(jìn)行處理。 3. 3. 2 電阻應(yīng)變片的粘貼和防護(hù) 一般按如下步驟進(jìn)行: 5 第35卷 第1期 2 0 0 9年1月 山 西建筑 SHANXI ARCHITECTURE Vol. 35 No. 1 Jan. 2009 1) 檢查與分選應(yīng)變計(jì)。根據(jù)測(cè)試要求,選擇高精度的應(yīng)變 片,并做外觀檢查,片基上應(yīng)無(wú)氣泡、 脫層,片絲應(yīng)無(wú)褶皺、 斷裂、 銹蝕,引線(xiàn)接頭應(yīng)牢固可靠。 2) 試件表面處理。將測(cè)點(diǎn)處用零號(hào) 砂紙打磨成交叉紋路,用4H的鉛筆劃線(xiàn),用無(wú)水酒精或四氯化 碳、 丙酮擦至無(wú)垢為止。 3) 粘片。粘貼方法視粘結(jié)劑和應(yīng)變計(jì)的 基底不同而定。貼片前按所測(cè)部位和所測(cè)應(yīng)變方向用鉛筆、 直尺 畫(huà)中心十字線(xiàn),以便貼片能按劃線(xiàn)位置準(zhǔn)確貼片。貼片時(shí)先擦洗 應(yīng)變計(jì)基底,晾干后分別在試件及應(yīng)變計(jì)粘貼面涂一層薄而均勻 的膠水,并立即將應(yīng)變計(jì)對(duì)準(zhǔn)放好,然后其上墊一層玻璃紙,用手 指單向滾壓數(shù)次,擠出多余的膠水和氣泡,干燥固化后去掉紙墊。 4) 檢查。用放大鏡檢查應(yīng)變計(jì)是否貼正、 粘牢、 斷絲,有無(wú)氣泡和 褶皺扭翹,然后用兆歐表檢查絲柵與試件之間的絕緣電阻(一般應(yīng) 在200 M以上)。亦可把應(yīng)變片接在應(yīng)變儀上,用橡皮輕壓絲柵, 若應(yīng)變儀輸出有變,說(shuō)明片下有氣泡或剝離,應(yīng)予重貼。 5) 連線(xiàn)組 橋。應(yīng)變計(jì)引出線(xiàn)應(yīng)加套管并彎曲后焊在接線(xiàn)端子上,組橋?qū)Ь€(xiàn) 從接線(xiàn)端子引出,要求焊點(diǎn)光滑,不得有毛刺、 虛焊現(xiàn)象。可涂環(huán) 氧樹(shù)脂、 瀝青或點(diǎn)焊箔條,以防止導(dǎo)線(xiàn)移動(dòng)。 6) 防護(hù)。常用的防 護(hù)劑有合成橡膠、 環(huán)氧樹(shù)脂以及凡士林、 松香、 石蠟等,可根據(jù)試 驗(yàn)的環(huán)境和測(cè)試要求對(duì)應(yīng)變片的表面進(jìn)行涂覆保護(hù)。 7) 貼片干 燥后,還必須做以下檢查:a.外觀檢查,應(yīng)無(wú)翹曲,脫膠現(xiàn)象。b. 應(yīng)變片與試件之間的絕緣電阻檢查,絕緣電阻值應(yīng)大于200 M 。 c.測(cè)量片與補(bǔ)償片的電阻檢查,電阻值應(yīng)不超過(guò) 0. 2 。 8) 若 測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)或電阻片要保持較長(zhǎng)時(shí)間,則在應(yīng)變片上必須涂上 防潮劑,以免電阻片受潮。 3. 3. 3 檢測(cè)操作步驟 1) 用相同長(zhǎng)度和相同型號(hào)的導(dǎo)線(xiàn),一端和工作片連接,另一 端和預(yù)調(diào)平衡箱連接。每根導(dǎo)線(xiàn)都需進(jìn)行編號(hào),并記下相對(duì)應(yīng)的 測(cè)點(diǎn)編號(hào),以免發(fā)生錯(cuò)誤。 2) 按應(yīng)變儀、 預(yù)調(diào)平衡箱的操作規(guī)程 對(duì)各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行預(yù)調(diào)平衡。 3) 對(duì)測(cè)試構(gòu)件進(jìn)行幾次加載、 卸載循 環(huán)。消除應(yīng)變片初受載后的永久變形,使滯后誤差趨于穩(wěn)定。每 次卸載后需進(jìn)行預(yù)調(diào)平衡,然后按加載步驟加載,記下應(yīng)變讀數(shù)。 當(dāng)應(yīng)變讀數(shù)和滯后量趨于恒定時(shí),才可進(jìn)行正式測(cè)量。 4) 系統(tǒng)最 后一次卸載后先檢查一下平衡情況,然后加載進(jìn)行正式測(cè)量,記 錄每級(jí)頂升量下各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變讀數(shù)。 5) 檢測(cè)數(shù)據(jù)整理及分析。 通過(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析和處理,確定各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變值。 3. 3. 4 其他注意事項(xiàng) 1) 關(guān)于溫度補(bǔ)償。貼有應(yīng)變片的構(gòu)件總是處在某一溫度場(chǎng) 中。為排除溫度效應(yīng)的措施,需要時(shí)可用一個(gè)應(yīng)變片作為溫度補(bǔ) 償片,將它粘貼在一塊與被測(cè)構(gòu)件材料相同但不受力的試件上 (墩帽)。將此試件和被測(cè)構(gòu)件放在一起,使它們處于同一溫度場(chǎng) 中。在連接電橋時(shí),使工作片與溫度補(bǔ)償片處于相鄰的橋臂。 2) 關(guān)于電阻應(yīng)變儀讀數(shù)修正。如電阻應(yīng)變儀的靈敏系數(shù)無(wú) 法調(diào)整到與電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)一致,需對(duì)電阻應(yīng)變儀的讀數(shù) 進(jìn)行如下修正,得到實(shí)際應(yīng)變。 = K儀 K 儀。 其中,K儀為電阻應(yīng)變儀的靈敏系數(shù);儀為電阻應(yīng)變儀的讀 數(shù); K為電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)。 3) 關(guān)于檢測(cè)排架及操作平臺(tái)。檢測(cè)需要在跨中及兩端1/ 4 斷面處橫橋向搭設(shè)排架,寬度不小于1. 5 m ,頂高度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況 確定,平臺(tái)要穩(wěn)固,以確保檢測(cè)精度和操作安全。 3. 4 測(cè)試結(jié)果及分析 3. 4. 1 應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)變檢測(cè)的數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。 表2 應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果 位置頂升端1/ 41/ 23/ 4相鄰墩 1( 內(nèi)邊梁) 頂板 00000 - 3- 5- 7- 4- 1 - 5- 8- 10- 9- 4 - 8- 10- 15- 12- 6 底板 00000 57873 81215127 131518169 2 頂板 00000 - 3- 2- 6- 3- 2 - 5- 5- 9- 6- 3 - 7- 9- 12- 10- 5 底板 00000 56654 8910106 121315138 3 頂板 00000 - 3- 3- 4- 3- 2 - 5- 5- 9- 8- 4 - 8- 9- 13- 11- 5 底板 00000 46773 91012115 131417159 4( 外邊梁) 頂板 00000 - 3- 4- 6- 5- 2 - 6- 7- 10- 9- 3 - 9- 10- 14- 11- 4 底板 00000 45653 9912105 111218147 3. 4. 2 梁體強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果 經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)回彈檢測(cè)混凝土強(qiáng)度在52 MPa55 MPa ,與設(shè)計(jì)強(qiáng) 度相符。 3. 4. 3 檢測(cè)結(jié)果分析 1) 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果及鋼筋混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范,混凝土的 彈性模量取3.5104MPa ,可計(jì)算得到相應(yīng)的應(yīng)力,頂升端頂板的 最大壓應(yīng)力0. 315 MPa ,底板的最大拉應(yīng)力0. 455 MPa ,相鄰端頂 板的最大壓應(yīng)力0. 21 MPa ,底板的最大拉應(yīng)力0. 315 MPa。 2) 由于檢測(cè)孔為右幅第十孔,頂升端的梁體處于連續(xù)梁的自 由端,在頂升過(guò)程中相鄰墩并未出現(xiàn)反彎,因此梁底仍為拉應(yīng)力, 梁頂仍為壓應(yīng)力,與頂升的實(shí)際情況相符。 4 結(jié)語(yǔ) 經(jīng)比較,現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)出的應(yīng)力增加值均小于容許應(yīng)力增加值, 原整體頂升方案及不均勻沉降控制值可行。 參考文獻(xiàn): 1 張坤橋.公路舊橋支座更換方法簡(jiǎn)介J .遼寧交通科技, 2004(7) :67268. 2 喬乃洪,陳向輝.公路橋梁板式橡膠支座的病害及維修方法 J .交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào),2006 ,4(3) :1042109. 3 孫德棟,徐永明.混凝土T型梁橋舊橋整體抬高技術(shù)研究 J .中南公路工程,2002(6) :44246. 4 單成林,奉 翔.橋梁加固改造中的整體頂升施工J .中南 公路工程,2002(9) :79280. 5 王滄海,曹洪武.一座雙薄壁墩連續(xù)剛構(gòu)橋梁的設(shè)計(jì)J .山 西建筑,2007 ,33(21) :3302331. 6 35卷 第1期 2 0 0 9年1月 山西建筑 文章編號(hào):100926825(2009)0120007202 權(quán)重敏感性分析在PPP項(xiàng)目多目標(biāo)決策中的應(yīng)用 收稿日期:2008209212 作者簡(jiǎn)介:韓亞品(19842 ) , 女,華東交通大學(xué)土木建筑學(xué)院碩士研究生,江西 南昌 330013 蔣根謀(19642 ) , 男,教授,華東交通大學(xué)土木建筑學(xué)院,江西 南昌 330013 韓亞品 蔣根謀 摘 要:提出運(yùn)用向量夾角余弦、 加權(quán)和法的偏好結(jié)構(gòu)及權(quán)重敏感性分析等方法解決PPP項(xiàng)目多目標(biāo)決策問(wèn)題,并通過(guò) 一個(gè)應(yīng)用算例進(jìn)行了說(shuō)明,指出這些方法的應(yīng)用能使PPP項(xiàng)目多目標(biāo)決策問(wèn)題得以更好的解決。 關(guān)鍵詞:PPP模式,敏感性分析,多目標(biāo)決策,權(quán)重,方案排序 中圖分類(lèi)號(hào):TU721. 2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A PPP項(xiàng)目參與各方雖然沒(méi)有達(dá)到自身理想的最大利益,但 總收益卻是最大的,實(shí)現(xiàn)了 “帕雷托” 效應(yīng),即社會(huì)效益最大化,這 顯然更符合公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的宗旨。PPP項(xiàng)目各參與主體的 目標(biāo)差異決定了PPP項(xiàng)目設(shè)計(jì)和運(yùn)作的復(fù)雜性,尤其表現(xiàn)在投資 分?jǐn)偂?收益和風(fēng)險(xiǎn)的分配等多個(gè)方面1。只有充分考慮并滿(mǎn)足參 與各方的利益,才能使項(xiàng)目正常運(yùn)作。針對(duì)PPP項(xiàng)目多目標(biāo)決策 問(wèn)題,目前的研究還比較少。本文利用向量夾角余弦計(jì)算各指標(biāo) 權(quán)重,運(yùn)用加權(quán)和法的偏好結(jié)構(gòu)對(duì)各方案進(jìn)行排序,以便從中選 取最優(yōu)方案,并運(yùn)用權(quán)重敏感性分析的方法,分析權(quán)重的變化對(duì) 方案排序所造成的影響,在決策時(shí)能減小由于敏感屬性權(quán)重的微 小變化造成的決策失誤。 1 求屬性所占權(quán)重 1. 1 將決策矩陣轉(zhuǎn)化為規(guī)范化決策矩陣 設(shè)I = 6 i =1 Ii,其中, Ii為效益型、 成本型、 固定型、 偏離型、 區(qū)間 型、 偏離區(qū)間型目標(biāo)的下標(biāo)集合。對(duì)于具有m個(gè)方案n個(gè)目標(biāo) 的多目標(biāo)決策問(wèn)題,方案集記為A= ai ,1im,決策矩陣為 A= ( a ij)mn,1im ,1jn。為了消除不同物理量綱對(duì)決 策結(jié)果的影響,可依據(jù)式(1)式(6) 2將所得到的各方案屬性值 矩陣A= ( a ij)mn轉(zhuǎn)化為規(guī)范化的決策矩陣B= ( b ij)mn: bij=aij- min j aij/max j aij- min j aij,iI1, jN(1) bij=max j aij-aij/max j aij- min j aij,iI2, jN(2) bij= 1 - |aij-ai|/max j |aij-ai|, iI3, jN(3) bij=|aij-i| - min j |aij-i|/max j |aij-i| - min j |aij-i|, iI4, jN(4) bij= 1 - maxqi1-aij, aij-qi2 maxqi1- min j aij,max j aij-qi2 ifaij| qi1, qi2 iI5, jN 1ifaijqi1, qi2 (5) bij= maxqi1-aij, aij-qi2 maxqi1- min j aij,max j aij-qi2 ifaij|qi1, qi2 iI6, jN 0ifaijqi1, qi2 (6) 1. 2 建立各方案指標(biāo)值的理想最優(yōu)方案U 3 和最劣方 案U3 設(shè)a i為第i項(xiàng)指標(biāo)的適度值,建立方法如式 (7) , 式(8) 3所 示: U 3 = ( u 3 1, u 3 2, u 3 m) (7) U3= ( u 13, u23, um3) (8) 其中, u 3 i= max 1jn bij iI1 min 1jn bij iI2 a imin 1jn| bij-a i| iI3 ; ui3= min 1jn bij iI1 max 1jn bij iI2 a imax 1jn| bij-a i| iI3 。 1. 3 構(gòu)造各方案與U 3 , U3的相對(duì)偏差矩陣 3 建立方法如式 (9) , 式(10) 3所示。 R= ( r ij)mn (9) =(ij)mn(10) 其中, rij= 1 - |u 3 i-ai| |bij-a i| iI3 |u 3 i-bij| max j bij- min j bij i|I3 ; The study on th