温度效应对桥梁施工监测中预拱度的影响分析

路 发

(山西国建工程设计有限公司，山西太原 030009)

0 引言

在对大跨径桥梁进行施工控制的理论分析时，通常只考虑了自重、预应力、收缩徐变、临时荷载、使用荷载对桥梁预拱度的影响，而没有考虑温度的变化对结构内力和变形的影响。从实际的施工现场看，桥梁结构所处的温度场变化对桥梁结构状态的影响多超过了结构参数误差的影响。在进行结构参数误差的识别时，应先将测试数据中的温度影响采用科学的计算方法和现场处理技术予以消除或消弱。温度影响能否消除，将对其后的参数识别和标高预测的准确性有很大的影响。郭琪武等人对混凝土斜拉桥施工过程中的日照温度效应影响进行了分析，并提出了主动修正的方法在桥梁主梁立模标高中的应用［1］。陈常松针对连续梁桥施工中的温度变形提出了快速分析法，比较适用于现场的施工控制［2］。

1 温度作用特点

温度作用具有时间性、空间性和结构个性，与一般作用有本质的区别。按照混凝土结构对温度场变化敏感的急剧程度和作用方式，可将混凝土结构的温度作用类型分为三种［3］:日照温度作用、骤然降温温度作用、季节稳定温度作用，特点见表1。

表1 三种温度的作用特点

大量的实验研究表明，短时太阳辐射的急剧变化和骤然降温(包括日落降温和寒流等)引起的结构温度变化，对于混凝土结构的影响远远大于长期缓慢气温荷载的影响［4］。

温度变化对悬浇法施工长悬臂箱梁标高有较大的影响，这种影响给大跨度预应力连续刚构桥施工中主梁标高的控制，带来了以下3个方面的影响［5］:

1)对主梁标高的测量放样的影响。产生的误差能够累积，将对主梁的线形有极大的影响。

2)对挠度监测的准确度和可靠性的影响。温度变化影响主梁，使主梁产生了额外的挠度，导致工况变化的实测挠度与监控计算挠度发生较大的差异，这种差异给挠度分析和监控决策带来困难。

3)增加中跨和边跨合龙的困难。温度变化的影响对大跨度预应力连续刚构桥中跨和边跨的合龙有负面影响，合龙时间不得不选择在深夜或凌晨，以免给人力和物力的安排带来困难。

2 现场实测数据结果分析

现以某预应力连续刚构桥(中跨168 m)为例，现场测量在温度影响下的挠度变化。在跨中19号块浇筑后张拉前，对其进行了专门的温度测量，试验期间结构相对来说较稳定，工况和荷载没有发生明显变化，温度变化引起了悬臂端的挠度变化。试验选择了跨中6个截面进行了挠度测量，各截面特征如表2所示，测量结果如表3所示。

表2 各测点截面特征 m

表3 实测温度荷载引起的各截面挠度值

从表3可以得知梁体挠度随温度增大而增大，随悬臂长度的增加而增大。最大挠度影响达20.4 mm，而19号块在不考虑温度影响下的计算预拱度为43.4 mm(不包括挂篮变形)，由此可见预拱度设置对温度影响非常敏感。

3 消除温度影响长悬臂箱梁标高和挠度监测的对策

为了消除或消弱温度影响，挂篮立模标高放样和挠度监测采用了清晨定时观测和相对标高放样两种方法进行。在早晨太阳未出之前，温度的变化最小，此时进行挂篮立模标高的放样和箱梁挠度变形监测，温度的影响最小，可以忽略不计。这种做法的缺点是对缩短施工工期不利。

为了克服这一缺点，现场还采用了相对标高放样与定时观测相配合的方法。因长悬臂中每块箱梁的长度约4 m，所以在同一时刻，温度变化对已浇筑混凝土标高和未浇筑混凝土箱梁标高的影响量的误差一般不超过±3 mm，表3中的测量数据验证了这一结论。根据这两块箱梁的梁底监控计算出高差，据此对待施工箱梁挂篮立模标高进行放样，得到了待施工箱梁的立模标高。通过此方法，有效地减弱了温度变化对长悬臂箱梁立模标高的影响。

通过上述两种方法的使用，最后大桥中跨合龙时的误差为11 mm，保证了桥面较好的线形。

4 结语

通过以上计算与分析，可以得出如下结论:

1)温度在悬臂较短的阶段对结构的变形影响较小，可以忽略。但当悬臂较长的时候，温度对结构变形产生的影响就非常显著，上升为影响高程控制中的主要因素之一，必须予以重视。

2)通过定时观测和相对标高放样，可以大大消除或减弱温度变化对悬臂箱梁标高的影响，放样的准确性也保证了大桥的顺利合龙。

［1］郭琪武，方 志，裴炳志.混凝土斜拉桥的温度效应分析［J］.中国公路学报，2002，15(2):48-51.

［2］陈常松，田仲初.连续梁桥施工工程中温度变形的快速分析法［J］.中南公路工程，2003，28(1):23-28.

［3］贺栓海.桥梁结构理论与计算方法［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［4］柯尊礼.大跨度PC连续箱梁桥的温度场及其效应分析［D］.武汉:武汉理工大学，2004.

［5］刘成龙，陈 强，李振伟.温度对悬浇法施工桥梁长悬臂箱梁标高的影响及其对策［J］.桥梁建设，2003(1):39-42.