大跨径桥梁施工控制温度应力分析

超长结构的温度应力分析

摘要：超长结构是指长度超过100米的建筑物或工程结构，如桥梁、高层建筑、风电塔等。在超长结构的设计、施工和运营中，温度应力是必须考虑的重要因素，温度应力是由于结构受到温度变化而引起的内部应力，可能导致结构变形、开裂和破坏等问题。因此，超长结构的温度应力分析是建筑物和工程结构安全性能评估的重要内容之一，设计师需要综合考虑结构物的材料、设计、施工和维护等多个方面的因素，才能够得出合理可靠的结论。在超长结构的设计和施工过程中，需要重视温度应力的影响，以此来进一步提高工程质量和建筑安全性。

关键词：超长结构；温度应力；实例探究

引言：材料的热膨胀系数会随着温度的变化而改变，当材料受到温度变化时，热膨胀导致材料发生热应力，可能对材料和结构造成破坏。对于超长结构，如大型风力发电机转子、船舶主机轴等，受到温度变化的影响更明显，因为它们的长度更长，在温度变化时产生的热应力更大。温度应力分析能够帮助工程师确定超长结构的工作温度和材料的热膨胀系数，以便设计出更加可靠和安全的结构。另外，温度应力分析还可以帮助评估结构材料的寿命和可靠性，保证结构的安全和可持续使用。因此，对超长结构的温度应力分析具有重要的意义。

一、超长结构的温度应力分析方法

（一）理论分析法

理论分析法是一种常用的温度应力分析方法，它利用经典力学原理和材料力学理论来建立超长结构的温度应力解析模型，并通过数学方法对结构的应力分布进行求解。与其他方法相比，该方法具有计算速度快、精度较高等优点。但是，该方法对结构形状和材料参数等方面的要求较高。 在进行温度应力分析时，需要考虑结构的几何形状、材料参数、外界温度场以及结构内部的温度场等因素。其中，外界温度场是温度应力分析的关键因素之一。外界温度场的变化会直接影响结构的温度分布和应力分布，因此需要对其进行准确的测量和分析。 超长结构的温度应力分析通常通过等值应力图来展示结构的温度应力分布情况。等值应力图可以直观地反映结构的温度应力分布情况，为优化结构设计和加强结构的安全性提供了理论依据和指导。在实际应用中，可以根据等值应力图对结构进行结构优化和安全评估，从而保证结构的稳定性和安全性[1]。

大跨度预应力混凝土桥梁　施工控制措施刍议　贾文世河北华达公路监理咨询有限公司　大跨度连续梁桥梁施工控制的核　心目的是使成桥的线形和内力，最大限度地达　到设计标准。而影响大跨度连续梁桥梁施工控　制精度的因素却有很多。其中，在施工中温度环　境是影响控制精度的一个十分重要的因素。本　文比较精辟地分析了大跨度连续梁桥梁施工控　制的方法，对箱形截面的温度环境进行了观测，　并用观测结果剔除了温度对施工控制的影响｝　同时提出了大跨度预应力混凝土桥梁施工应力　监测的一些具体措施，还分析了在监测中应注　意的一些其他注意事项。　誊≯　囊　离　大跨度公路桥梁预应力混凝土　施工控制质量监测　桥梁结构设计参数的选取、施工状况的确　定和结构分析模型等诸多因素的影响，以及混凝　土材料的非均匀性和不稳定性，使大跨度预应力　混凝土连续梁、Ｔ型钢构、连续钢构等梁桥施　工过程中结构的实际状态与设计状态很难完全　吻合。因此在桥梁施工过程中必须对施工预拱　度、主梁梁体内的应力等进行严格的控制。目　前一般在施工中主要采取三种方法进行控制：一　是采用纠偏终点控制法ｔ二是应用现代控制理论　中的自适应控制法；三是设计时给予主梁标高和　内力最大的误差容许值控制法。　一．桥梁结构的理论计算　目前桥梁施工控制的结构计算方法主要包　括：正装分析法、倒装分析法和无应力状态计　算法。正装计算法能较好地模拟桥梁结构的实　际施工历程，可以得到桥梁结构在各个施工阶段　的位移和受力状态，同时，也能较好地考虑结构　的非线性问题和混凝土收缩、徐变等问题。对　于大跨度预应力混凝土桥梁，首先必须进行正装　计算。施工预拱度应按照桥梁结构实际施工加　载顺序的逆过程来进行结构行为计算和予以确　定。只有按照倒装计算出的桥梁结构各阶段中　间状态去指导施工，才可以使桥梁的成桥状态符　合设计要求。一般在实际施工中，各施工单位都　以正装计算结果作为应力监测的依据，以倒装计　算结果作为预拱度控制的依据。　＝．主梁线形测量　１．主梁挠度、轴线和主梁顶面高程的测　量。　在每一节段悬臂端梁顶设立２～４个标高观　测点和１个轴线点。测点用短钢筋或钢板预埋，　并用红色油漆标明编号。标高用水准仪进行测　量，根据各节段施工次序，每一节段按３种工况对　主梁挠度进行平行独立测量，相互校核。轴线使　用全站仪和钢尺等进行测量，采用测小角法或视　准法直接测量其前端偏位。视准时，将轴线后视　点引至过渡墩，用远点控制近距离点。在主梁顶　面混凝土高程测量过程中同一截面测２～４点，根　据其横坡取其平均值，这样可得到主梁顶面的高　程值。同时，在不同的施工情况下，根据观察得　到的主梁挠度（反拱）变化值与给定立模标高（含　预拱度）立模的高程值，也可得到主梁顶面的高　程值，两者比较后，可检验施工质量。　２．主梁立模标高的测量。　用精密水准仪测量立模标高，立模标高的测　量应避开温差较大的时段。施工单位立模到位，　测量完毕后，监理单位对施工各节段的立模标高　进行复测，监控单位不定期进行抽测。　３．同跨两边对称截面相对高差的直接测量　和多跨线形的通测。　当两边施工节段相同时，对称截面的相对高　差可直接进行测量和分析比较。当施工节段不　同时，对称节段的相对高差不满足可比性，此时，　可选择较慢的一边最末端截面和较快的一边已　施工的对应截面作为相对高差的测量对象。在　测量过程中，同一对称截面可测多点，根据其横　坡取其平均值，可得到对称截面的对应点的相对　高差。除保证各跨线形在控制范围内外，主梁全　程线形应定期或不定期进行通测，可确保全桥线　形的协调性。　三　线形控制原理与技术　１．预拱度控制。　主梁悬浇段的各节段立模标高可按下式确　定。　Ｈｉ＝ＨＯ＋ｆｉ＋（一ｆｉ预）＋ｆ篮＋ｆ】（（１）　式中：Ｈｉ为待浇筑段主梁底板前端底模标　高，Ｈ０为该点设计标高；ｆｉ为本施工段及以后浇　筑的各段对该点的影响值，ｆｉ预为本施工段顶板　纵向预应力束张拉后对该点的影响值，ｆ篮为挂　篮弹性变形对该施工段的影响值；ｆｘ为由徐变、　收缩、温度、结构体系转换、二期恒载、活载　等影响值。上述各参数在有限元倒向分析基础　上，根据实测信息对计算预拱度进行调整和预　测，可确定最佳预拱度。　２．预拱度。　指令预拱度是主梁线形控制的主要参数，也　是决定主跨和边跨能否顺利合拢、应力分布是　否合理的关键。施工预拱度指令，一般由监测监　控单位拿出方案，经设代组计算审核后，桥梁专　业监理工程师签字才能组织施工。施工预拱度　指令除保证其合理性、科学性外，下达时间应保　证施工的连续性和及时性。　四、主梁结构应变测量与应力分析　Ｅ璺程技术　１．布点时间。　在主梁钢筋布置基本就绪混凝土浇筑之前，　在控制断面预埋传感元件，并做好相应的防护工　作。对于预应力混凝土梁桥，主要是测试和控制　桥梁结构纵向应力。因此，布点时传感元件沿纵　向（桥的里程或桩号方向）布置，用铁丝捆扎在主　梁纵向钢筋的上（下）缘。　２．传感元件测试原理及其应变测量。　混凝土应力测试传感元件类型较多，目前通　常使用钢弦应变计，其测试效果较好。钢弦传感　器应变与频率间的关系通常是以标定表和折线　图的形式给出的，用二次曲线或三次曲线进行最　小二乘拟合，便能得到较好数学表达式。　五、关于测试中几个应注意的问题　１．施工应力监测涉及到的资料和数据很　多，除设计资料外，施工方面也很多，如施工　工艺、施工方案、施工组织设计及挂篮、模板　有关数据；桥上主要施工机具设备的重量及其　他施工荷载等。事前应认真收集、仔细调查。　２．应变计安装要经历混凝土浇注、捣实及　混凝土硬化等过程。尤其是混凝土硬化是一个　很复杂的变化过程，有水化热温升和自身体积　的收缩。为了确定测点初始值，混凝土浇注后　应当跟踪观测，以稳定后的测值作为初始值。　有些测点需较长时间才能稳定，又要配合施工　进行量测，对这部分测点，当发现数据有明显　不合理时，可以进行适当调整。　３．大跨度桥梁施工过程中不可避免会出现　一些问题，有时会打乱正常施工顺序，施工荷　载也会变化，测试时应注意变化并作好记录。　不少变化将直接影响测试结果。另外测试中发　现个别测点异常应及时检查，发现干扰因素尽　快排除。根据经验，当测点附近停放施工机　具、材料或因上面有积水等，都会给测试结果　带来影响。　４．对能反映结构工作特性应力比较集中的　测试部位，应适当多设元件，以防安装或测试　过程中造成损坏而测不到关键数据，还可以采　用不同的手段或其他类型元件同时进行测试。　５．由于混凝土性质有变易性，在施工应力　测试中应根据工地实际情况，做一些有关混凝　土性质的试验和观测，如混凝土弹性模量、干　缩量。如有条件还可进行其他方面观测，利用　这些数据对测试资料进行分析，可能减少一部　分误差。　总之，大跨度预应力混凝土桥梁施工应力　的监测，至今仍有很多问题没有找到比较好的　解决方法。在科学的可行的方法没有被发现确　定之前，监测经验的积累就显得十分重要。当　前，由于大跨度预应力混凝土工程发展需要，　正不断推动这项工作不断深入地开展着。我相　信，只要我们坚持不断地实践，病在实践中不　断地分析总结，不断地探索积累，大跨度预应　力混凝土桥梁施工应力测试工作，将会很快地　得到完善和提高。　…　Ｉ

大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术分析

摘要：预应力混凝土结构是具有能充分利用材料的高强度性能，它能防止混凝土裂缝，增加桥梁跨径、减轻结构重量等优点。桥梁建设的安全关键在于桥梁施工控制，为了确保能安全建设好每一座桥梁，施工的控制就显得尤为重要。

关键词：预应力混凝土；大跨度；桥梁施工

中图分类号：u448.33文献标识码：a

预应力混凝土结构是具有能充分利用材料的高强度性能，它能防止混凝土裂缝，增加桥梁跨径、减轻结构重量等优点。桥梁建设的安全关键在于桥梁施工控制，为了确保能安全建设好每一座桥梁，施工的控制就显得尤为重要。

一、桥梁结构的计算分析

桥梁结构的计算分析 通过使用常用有限元素法进行分析，主要针对在施工工程中的各节段相应截面的位移、应力进行分析，作为施工监控及监测的依据。现在，桥梁结构的计算方法主要是正装分析法和倒装分析法。正装计算法能较好地模拟桥梁实际施工过程，了解桥梁结构在不同施工阶段的受力状态和位移情况，同时，可以较好地考虑混凝土在施工中的收缩、徐变等问题和结构的非线性问题。所以大跨度预应力混凝土桥梁建设时，必先进行正装计算。对施工预拱度要依照桥梁结构的实际施工加载顺序的逆过程来进行结构运算给予确定。只有按照倒装计算的桥梁结构各阶段状态的结果去指导施工，才能令桥梁的状态合符设计要求。 二、主梁线形测量

（一）对主梁的轴线、挠度和主梁顶面高程的测量

在桥梁的每一节段悬臂端梁顶应该设立 2 到4 个标高观测点及一个轴线点。测点用钢板或短钢筋预埋，而且用红色油漆标记编号。高标采用水准仪测量，按照各节段施工次序，每一节段用三种工况对主梁进行独立测量，互相核对。轴线采用钢尺和全站仪等进行测量，运用视准法或小角法直接测量前端的偏位。视准时，把轴线后视点引到过渡墩，并用远点控制近距离点。在不同的工况下，通过观察得到的主梁挠度(反拱)变化，和定立模标高立模的高程度，也可以获得主梁顶面的高程度。

主梁的立模标高测量

大体积混凝土温度应力实用计算方法及控制工程实例

大体积混凝土的温度应力主要由于混凝土内部温度梯度不均匀所引起，温度应力大小与混凝土的水泥含量、骨料类型、孔隙结构以及环境温度等因素有关。

计算温度应力可采用以下公式：σ=αEΔT+(1-ν)αmΔT，其中，σ为温度应力，α为混凝土的线膨胀系数，E为混凝土的弹性模量，ν为混凝土的泊松比，αm为混凝土的平均线膨胀系数，ΔT为混凝土内部温度差。

控制大体积混凝土的温度应力，可采取以下措施：

1. 使用高性能混凝土材料，降低混凝土线膨胀系数；

2. 对混凝土的成分、配合比等进行优化设计，降低混凝土内部温度梯度；

3. 控制施工环境的温度和湿度，提高混凝土的早期强度和抗裂性能；

4. 采用降温措施，如水帘喷淋、冷却剂等，降低混凝土的温度。

实际工程中，可通过对混凝土施工过程进行监控和管控，以及采用温度预应力技术等措施，有效控制大体积混凝土的温度应力。例如，在某大型桥梁工程中，采用了温度预应力技术，并通过建立温度控制模型对施工过程进行精细化监控，成功地控制了混凝土的温度应力，确保了施工质量和结构安全。