混凝土连续箱梁温度效应施工监控

黄学欣

(黑龙江科技学院，黑龙江哈尔滨 150027)

0 引言

在施工过程中有很多因素会引起桥梁结构线形及内力的变化，如混凝土弹性模量，混凝土收缩、徐变，桥梁施工临时荷载，预应力张拉误差及预应力损失等。其中，温度对桥梁结构的影响也相对重要，由于桥梁结构存在于自然环境之中，其不可避免的要受到大气环境的影响，而混凝土本身又是热的不良导体，气温的变化必然会引起结构内部的温度分布不均匀(温度梯度)，导致桥梁上部结构产生附加的内力、次内力及变形，因此，在桥梁施工监控中应重视温度效应的影响。

1 温度效应的产生

当桥梁的外部环境因素发生变化时，由于混凝土对热的传导性不好，导致结构表面的温度和结构内部的温度分布不均匀，由此会产生温度变形，当这种变形受到约束时，就会在结构内部产生温度应力。

按照引起温度变化因素的不同，温度荷载可分为三种，日照温度荷载、骤然降温温度荷载与年温温差温度荷载。其中年温温差是一种缓慢长期的作用，这种作用只是会缓慢的改变结构的整体温度，而不会引起结构的内力;骤然降温温差荷载主要是指由于一些因素导致结构表面温度迅速降低而结构内部温度不变的一种情况，不但发生概率小且无规律性;所以，在施工控制中主要控制的是日照温差的影响。

日照温差主要是由于太阳辐射引起的，其对结构的影响较大且呈一定的周期性，对它的研究可以总结出相应的规律，为今后的桥梁施工提供依据。

2 工程概况

某桥位于江苏省境内，全长285 m，主桥为40 m+65 m+40 m三跨预应力混凝土连续箱梁，两幅分离，支点梁高4 m，跨中梁高2．2 m，底板按圆曲线变化，梁顶面宽 12．4 m，地面宽 6．5 m，翼缘板均为2．95 m。上部结构采用C50混凝土，桥面铺装采用C40混凝土。

3 温度效应的监控

温度是结构内力、次内力和变形的最关键的影响条件之一，尤其是日照温度差的影响。温度效应不仅能产生主梁内部的温度梯度，引起主梁开裂、下挠，还可能导致墩身偏移。所以在施工过程中，要对温度效应有足够的重视。为了研究温度在结构截面上的分布规律，需选取几天进行连续24 h的温度测量，并绘制温度(t)—挠度(S)曲线。

3．1 仪器测量结构温度

3．1．1 表面温度测量

对于桥梁表面温度，由于无法预埋传感器，可采用铂电阻表面温度点温计或温度计进行测量。应用点温计或温度计测量具有较大的灵活性，可对任意处的混凝土表面温度进行测量。

3．1．2 混凝土内部温度测量

本桥预埋传感器采用湖南长沙金码高科技实业有限公司生产的JMZX-215AT传感器，此传感器适合于长期监测和自动化测量，具有高精度、高稳定性、高可靠性、防潮及绝缘等优良性能。

3．2 测点布置

考虑每个悬臂段截面的温度大致相同，所以选取一个悬臂段的两个截面作为温度控制截面，布置温度测点。在桥梁截面上预埋的温度传感器分别布置在腹板的上下两端和顶板，底板的中心处，其具体布置位置如图1所示。

图1 测点布置示意图（单位：cm）

3．3 测试数据处理

3．3．1 箱梁温度场的测量

箱梁温度场的观测，要选在有代表性的天气，选择两天或三天进行一天内连续的温度测量，一天中的温度测量应从早6:00开始至晚8:00结束，每小时进行一次测量。通过梁内预埋的温度传感器，可以获得箱梁内部温度的变化以及和外界温度的关系，总结温度效应的规律，为施工和运营阶段桥梁的温度分析提供实测数据。

本桥选取连续晴朗的两天，测量梁体温度，取其平均值，得到梁体温度随时间变化的曲线如图2所示。

从图2可以看出，顶板受阳光照射的影响，温度不断上升，而底板由于不受阳光直射，且混凝土结构对热的传导较慢，再加上通风等原因导致其温度变化较慢，由此在梁截面上形成较大的温度梯度。

图2 梁体温度变化图

3．3．2 箱梁挠度的观测

箱梁温度—挠度关系是确定各阶段施工立模标高的主要因素之一，因此，对箱梁挠度和温度二者之间的关系进行研究十分必要。挠度变化监测是通过对一天(早晨6:00～晚20:00)中每隔2 h不间断监测，掌握高程变化受温度影响的关系，以此来确定立模标高。

根据对箱梁标高的测定，得出时间—挠度曲线如图3所示。

图3 箱梁挠度变化图

由图3可以看出，挠度的变化与温度变化的规律基本相同。当箱梁顶板、腹板温差最大时，挠度达到最大;而温差较小时，挠度变化很小。

4 结语

通过对施工过程中温度的监控以及对挠度变化规律的分析，

可得到以下结论:1)箱梁受日照温差的影响较大，在气温最高时，梁截面温差基本达到最大值;而在太阳照射不强时，其温度基本相同，因此对于箱梁施工的测量工作可在日出后3 h进行。2)根据测量结果可看出箱梁的挠度也受温度变化的影响，所以在施工过程中要注意控制梁的标高，以保证桥梁顺利合龙，达到设计要求的线形。

［1] 雷俊卿．大跨度桥梁结构理论与应用［M］．北京:北京交通大学出版社，2007:82-93．

［2] 黄 毅．混凝土连续箱梁桥日照温度场及温度效应研究［D］．武汉:武汉理工大学，2009．

［3] 方 志，汪 剑．大跨预应力混凝土连续箱梁桥日照温差效应［J］．中国公路学报，2007，20(1):62-67．