PC梁桥现场应力测试数据修正研究

摘要

刚构桥施工应力监控一直作为施工监控中必不可少的环节，应力监控可有效的检测桥梁关键截面的应力。但是由于处在施工环境下，导致测量计算出来的应力值存在较大误差，有时甚至出现测量应力失真的情况。在刚构桥施工中，为使所测的应力值能有效的指导桥梁施工。需要对埋置在梁体内振弦式传感器所测应变值进行修正。传统避免误差的方式是通过测量工况前后应变值的变化量，并进行温度修正来消除误差。与传统方法不同，本文在传统修正方法的基础上，提出一种更贴合工程实际且切实可行的修正方法—修正应力增量法。并把现场实测数据用修正应力增量法修正后，与实体有限元理论值作对比。
　　修正应力增量法主要对现场实测应变增量中所含温度自由应变，混凝土收缩应变增量，混凝土徐变应变增量进行了计算。本文针对刚构桥桥梁施工过程真实应力识别需要，结合理论与实际中可用的方法，对于度自由应变采用埋设无应力传感器试件补偿，或通过振弦式传感器实测混凝土线膨胀系数进行修正。对混凝土收缩计算可采用测量素混凝土收缩应变再乘以未考虑钢筋而产生的修正系数，或采用规范公式计算所得收缩应变再考虑箱梁湿度场分布与配筋影响。对于混凝土徐变计算，考虑各工况应力增量的影响，采用叠加法计算各段应力产生的徐变应变增量。最终找出应变增量与混凝土应力应变的关系。形成PC梁桥施工过程结构真实应力监控实用方法。
　　针对施工过程温度自应力对结构应力的影响。通过预埋大量温度传感元件，将温度非线性分布四维问题，转化为一维问题。最终把一维温度分布图带入实体有限元模型计算，初步分析出温度自应力的影响。结合前面所修正的出应力增量，最终可以测量出结构的真实应力。
　　本文还针对箱梁剪力滞效应进行分析。对比杆系有限元模型与实体模型之间的误差，得出箱梁在挂篮，自重及预应力影响下的剪力滞效应。通过对比模型，得到箱梁顶板预应力集中区剪力滞效应明显，而箱梁底板由于厚度较大，占整体刚度很大一部分，剪力滞效应并不明显，杆系模型与实体模型计算出应力值相差不大，可不对杆系模型底板应力分布作修正。
　　本文研究成果对PC梁桥施工过程中的结构应力准确识别具有参考价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 本文研究必要性

1．4 本文研究技术路线及主要内容

第二章 混凝土结构应力测试及数据修正方法研究

2．1 概述

2．2 混凝土结构应力测试方法及存在问题

2．3 修正思路

2．4 振弦式传感器原理

2．5 温度应变修正

2．5．1 温度应力分类及产生原因

2．5．2 计算温度自应力方法

2．5．3 修正温度自由应变方法

2．6 收缩应变修正

2．6．1 讨论收缩应变修正必要性

2．6．2 影响混凝土收缩因素

2．6．3 修正混凝土收缩应变方法

2．7 徐变应变修正

2．7．1 影响混凝土徐变因素

2．7．2 修正混凝土徐变应变方法

2．8 混凝土早期应变修正

2．9 箱梁剪力滞效应修正

2．9．1 箱梁剪力滞效应弹性理论解法

2．9．2 能量变分法求解剪力滞效应

2．9．3 三杆比拟法求解剪力滞效应

2．10 本章小结

第三章 PC梁桥施工过程结构应力测试影响因素修正

3．1 概述

3．2 依托工程简介

3．3 桥梁施工过程结构分析

3．3．1 Midas Civil模型简介

3．3．2 Midas FEA模型简介

3．4 箱梁剪力滞计算

3．4．1 电算剪力滞系数

3．4．2 剪力滞效应分析

3．5 箱梁混凝土早期弹性模量修正

3．6 箱梁混凝土徐变应变修正

3．6．1 徐变系数计算

3．6．2 理论应力增量计算

3．6．3 徐变应变增量计算

3．7 箱梁中混凝土收缩应变修正

3．7．1 收缩应变计算

3．7．2 收缩应变修正

3．8 箱梁温度应变修正

3．8．1 温度场非线性引起温度自应力计算

3．8．2 温度自应力计入方法

3．8．3 温度自由应变修正

3．9 本章小结

第四章 PC梁桥施工过程结构应力测试综合修正

4．1 概述

4．2 应力测试综合修正方法

4．3 应力测试综合修正方法在依托工程上的应用

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

附录

应攻读学位期间取得的研究成果