外文翻译--预应力混凝土梁桥中计算长期挠度和实测长期挠度之间的差异.docx

附录A 外文翻译预应力混凝土梁桥中计算长期挠度和实测长期挠度之间的差异摘要：监测五个预制，预应力梁桥制造和使用过程中，随着时间的推移的路拱变化、曲面变化与相应温度应变的测量的比较。初冬时节每片梁在户外浇筑。因此，冰冷的面扮演了散热器的角色，每个被检测的梁在固化过程中都存在着一个明显的温度梯度。短期和长期预拱度被广泛认为是由温度梯度引起。固化温度对梁拱的影响的计算程序应运而生。此外，使用乘数法、修正乘数法和详细时间步长法的预测值与测量值的比较。实验表明使用详细的时间步长法计算的大跨度梁的测量倾角值平均在预测值10左右，而简单的方法的值最低22到最高27不等。DOI：10.1061/(ASCE)CF.1943-5509.0000121CE数据库的标题：桥梁 混凝土桥梁 预制混凝土 高强度混凝土设计关键词：桥梁 混凝土 预制 高强度混凝土 设计介绍不准确预测桥的主梁拱度，会引起道路行驶服务条件欠佳。由于混凝土的收缩，徐变，松弛，弹性压缩而引起预应力的变化，使预应力混凝土桥梁的长期挠度预测变的复杂。预测预应力混凝土梁拱方法有三大类：1乘数法；2根据材料实际的性质改进修正乘数法；3时间步长法。最常用的乘数法是在1977年Martin发现的。估算拱形随着时间的推移的变化，由瞬间弹性变形引起的长期挠度乘数偏差。瞬时弹性变形的上方组成部分和下方组成部分是分开的，因为向上预应力组件受徐变和预应力损失的影响，而下面部分尽受徐变单独影响。这种方法已被证明，对于典型的施工顺序，在浇筑桥面板时，可以充分预测梁拱，但不能准确预测桥面板对梁拱的影响。虽然修改方法提供了一个通用的曲面估计过程，但它不考虑具体的材料特性，如徐变和收缩。混凝土(如高性能混凝土)已被证明和常规混凝土结构比较有少徐变和收缩值，在使用修改方法可能会导致拱度值与预测值不同。为了提供更好的路拱度而估计不同强度的混凝土梁结构，Tadros等。1985年发现改进的修正乘数方法。这种方法具体到不同的混凝土混合物，使用具体的特定的徐变系数。研究者指出该方法，仅限于完全预制品，当梁与现浇桥面复合时，修改方法不能提供合理的结果。时间步长法是比较精密的计算方法，它允许设计者与前面提到的比较后，获得更准确地估计梁拱方法。时间步长法在三种方法之中被认为是最准确的，并可以混合测量的材料属性，以及考虑到梁的在模板浇筑时的龄期。虽然几种时间步长法已经提出(如1987年，Nilson，1997年，Collins and Mitchell；2006年，Hinkle)，但每个时间相关结果都必须依赖于精确的计算。一些研究人员监测和比较，随着时间的推移预应力混凝土梁的弯曲度的变化。Ahlborn(1999年)监测两个大跨度，高强度预应力混凝土组合梁的挠度。两个梁分别采用不同的混凝土配合比设计与抗压强度在28天挠度超过75.8MPa（1100磅）。200天之后，梁板为230mm(9in)厚度，28天抗压强度31.0MPa(4500磅)的现浇板复合。第60天，研究人员发现，预制/预应力混凝土学会(PCI)的乘数法准确预测石灰石粗骨料制成的梁拱，但高估了约50mm的构造梁的路拱的弯曲度(2in)。图1 桥梁仪表布局平面图Stallings等人。(2003年)检测五高性能混凝土梁，从一个大的桥梁结构监测张拉和外倾角的变化。此外，从浇筑时间到200天，研究人员监测曲线在一个附加的31桥梁的拱。研究人员对使用PCI乘数法和增量步长法对测量结果与计算值进行比较。当采用实际的材料参数，使用PCI乘数法计算的预拱度测量值显着高于测量值，然而增量方法使倾角值接近测量值。Hinkle(2006年)监测27改装球形，高性能混凝土制成的T-梁的挠度。路拱度测量与使用时间步增量法计算进行比较。虽然使用输入 徐变和收缩的测量各种方法，但研究人员决定输入来自Shams and Kahn模型研究出的最精确的倾角值。其他路拱的测量相关研究的例子，Furr和Sinno(1967年被发现，Gross和Burns 2000年，Kelly等。1987年，Branson，1977)。在一般情况下，研究人员发现，无论什么预测方法，在自由情况下，计算挠度和在模板浇筑构件挠度的计算，对于准确地预测长期梁挠度是必不可少的。本文提出了在第3年时的挠度测量对于正使用的一个建在华盛顿州的典型的三跨预应力混凝土桥。梁桥参数允许有两个不同的跨度和水平预应力进行监测。使用HPC的长期测量的倾角测量对设计师是弥足珍贵的。不受约束下的预测拱度值和模板浇筑时的预测拱度值的变化与测值之间的差异。固化和连续性测量值的影响被提出。SR18/SR516津塘SR18/SR516津塘，设计成一个预制，预应力三跨桥梁。桥梁的设计支撑 简支梁，桥面自重，三 跨连续，活荷载和恒载叠加的梁。 第一和第三的跨度有23.3m(76.7in），中间跨度为40.6(133in)。桥面宽度为11.6m，并设计了两个40斜交的车道。图1所示SR18/SR516津塘的正面图。五个华盛顿W74MG梁(图2)用于支持 每一跨度的钢筋混凝土桥面。混凝土强度和预应力束的数量设计建立在HS25汽车允许使用的(华盛顿交通部)的设计规范的基础上的重载。51mm(2in)的直径保持15mm(0.6in)间距用于发展所需的预应力。用14竖琴钢绞线和26直钢绞线给大跨度预应力梁施加预应力。跨度较短的简支梁施加预应力只有14其中6根是竖琴型。图2 梁截面与仪器位置在56天，简支梁的跨中，所需混凝土抗压强度为68.9MPa(10.0KSI），和预应力钢绞线的同时释放为是51.0MPa(7.4KSI)更重要的。因为梁跨1和3在长度较短，混凝土强度只需要34.5MPa(5.0KSI)在没有约束的情况下。通过增加混凝土梁强度到华盛顿交通部的标准值为38MPa(5.5KS)在自由状态下和在56天以上标准值约48MPa(7.0KSI)，设计师们能够实现2.44m(8in)较大的梁间距。因此，梁绞线总数从7根减少至5根。浇筑后，直到同样气瓶匹配固化系统修复后主梁才绝缘覆盖层进行蒸汽养护，并已取得指定的释放强度。到达指定的释放强度所需的时间约24小时。因此，装配工在为期2天的制作周期进行操作。去除应力后，梁被存储在梁 场，直到他们被运到桥位。大梁竖立紧随连夜装运。在5个月后的大梁架设，承包商对桥梁工作只能断断续续。在这段时间内，中间的隔膜被蒙上约10天的期限。当桥梁的年龄约6个月时大梁由190mm(7.5in)厚的材料板复合。监测方案每个检测梁的预拱度，使用两个系统，进行监测拉伸系统，为了在很短的时间间隔集中测量。该系统使用重锤拉伸器、重量和无轨电车系统提供的一个参考框架进行读数。线性差动变压器用来记录外倾角的变化。这个线性差动变压器连接到多路转接器，并且用数据记录器来记录位移。虽然这种方法在短时间内工作比较理想，但它难以维持在施工期间的工作，并且必须经常更改。Barr等人发现更多有关延伸线系统并用于监控每天的外倾角变化的信息(2005年)。第二个拱监控系统使用水准仪。使用这个系统，在梁跨1的梁A和梁C的预拱度以及梁跨2的梁A-C自浇筑后3年内进行监测(图1)。此外，梁跨1的主梁B和梁跨2的主梁D和E在开始安装时，进行监测梁和模板浇筑完成，施工时经常测量被允许。板浇筑后的几个星期，测量频率降低到每年一次。在所有情况下测量采取清晨测量减少热凸度的影响。此外挠度测量，嵌入式仪器是用来监测应变和温度的变化和挠度的相关性。用于监测这座桥的应变和温度的变化的主要传感器的振动线应变计(VSWG)和热敏电阻不可分割。每个仪器放置可以识别梁跨1或2，主梁A、B、或C、E或M跨度的位置。在梁浇筑前放置30个仪表计。这些被嵌入在三个大跨度梁2A、2B、2C和两个小跨度的简支梁1A和1B，混凝土温度监测和在每个梁纵向的两个位置：位置M位于中跨附近，位置E位于从梁端到最近的桥墩的1.52m(5in)处(图1)。梁跨2每个位置被仪表化，如下图2。两个VSWG(底部左侧和底部右侧)嵌入在每个梁的底部的预应力钢重心处。在梁的高度置三个仪表计(最低位置、中间位置、最上位置0放置在梁高的在四分之一点位置和一个仪表计(顶梁)放在大梁边缘的顶部。梁跨1的唯一的区别是底部仪表(BL和BR)被放置在不同高度，因为预应力束的重心不同。在3年期间嵌入式仪表测量应变和温度挠度变化和挠度测量。在固化过程中，仪表每15分钟进行一次监测，但在去应力，读数的时间间隔减少到1分钟。去除应力后，每小时的时间隔计读，直到6个月。随后在6小时的间隔，进行一次计读。观察混凝土柱在梁的跨中，第一个3年，监测主梁2B应变历史(图3)。在0天恰逢预应力钢绞线的释放时拉应力变化会发生突变。随后的变化是归于混凝土徐变和收缩，混凝土，钢绞线松弛，和桥面浇筑引起的(200天)。梁底部的仪表计，经历了一个相对较高的应变相对于应力较化。在应变中较小的增加过程发生在运输过程中，随时间推移数据被记录(55-70)。r这一增长被认为已消除了，在梁场中用于支持梁的垫木。一旦梁被支撑，他们在支撑处提供的摩擦阻力反过来又积极促进，减少拱度的消失时间。梁的自由曲面和底部的柱的增加，在运输中梁的底部的应变变化变得合理量如图一，另一个动态显示类似梁的趋势。图3 桥梁2B的张拉历史=应变梁底部的摩擦系数的变化，L=跨度；W =每英尺梁重量；W=跨截面积的梁；E=梁的弹性模量；Y=混凝土重心距离底部中心；和r=回转半径。观测曲面Fig.4桥跨2所有五个主梁拱的历史被显示在图4。测量值是使用水准仪得到的。外倾角的读数被纠正，以考虑针对不同的梁端条件，在场内和外地之间的使用欧拉-伯努利理论。53天前，读数被带到在预制梁场。因为时间允许的水平读数，读数白天热效应是最大的。因此，在预制梁场，拱形的徐变，收缩读数，梁的位置和一天的时间，都会被影响特别是梁2C接触的阳光最多，因此温度对拱形的影响多余梁2A和2B。第一个读数在梁竖立的63天时，竖立53天到62天之后，的最后一个读数（图4）。所有的梁的挠度，会在53日的阳光明媚的下午3:30，水平读数受热凸度影响。在62日上午5:30，热凸度较小。在倾角53和62天之间的差值，被认为是热凸度影响的结果，这个更大的幅度对板的影响。拱度会由于每天的温度变化而变化。当梁被竖立后，这些变化的幅度与实测值是一致的。Barr等人，2005年。图4。SR18/SR516津塘简支梁中跨的倾角图5 SR18/SR516津塘简支梁梁跨的倾角此外倾角测量仪表在梁测量梁拱度，当梁被竖起时，大梁2D和2E 开始架后，挠度读数大约每两星期被记录一次。梁架设后，倾角读数大约每 2个星期，曲线图轻微骤降。(图4)在101天和104天的读数与模板浇筑的联系，在倾角读数的额外下降的原因，在128和164天之间，是不太清楚，但桥墩隔板底脚浇筑大约在130天左右。梁尽头伸出的钢筋和钢绞线的扩展；链夹头安装锚锭上，所以桥墩隔膜浇筑部分连接在张力和压缩。连接它们约束徐变和收缩的混凝土梁的两端所观察到的，是一个合理的解释。在拱骤降近200天，相当于板浇筑每2大跨度梁挠度偏转了约29mm(1.1in)由于桥面浇筑铸造桥面。随着时间的推移，梁的预拱度略有增加而混凝土路面板浇筑大概是引起连续结构的收缩差的原因。仪表梁跨1的曲面的历史(如图5)。同时采取了梁跨2的每个读数。此外，在梁跨2，运输、安装、模板浇筑并和梁板浇筑为同一天内发生。梁1B的拱度测量 开始于第73天。梁跨2的拱形的总体变动情况 与梁跨1相似，但幅度较小。在模板上浇筑造成每个梁偏转4mm(1/8in)。在梁跨1被浇筑后板的拱跨度几乎没有变动。除了随着时间的推移，各自的梁拱的倾角的变化也有显着性差异。梁跨2的主梁2B的路拱经历了从最初主梁2A和最后的主梁2C。对于梁跨1主梁1C经历了最低的路拱，而梁1A有较大的倾角值。他们在梁预拱度相对差异被认为是由在固化过程中各自的大梁的温度引起。图6 固化过程中的典型温度历史固化SR18/SR516一跨梁在整个固化过程中混凝土温度监测梁高的每个位置。图6所示，对于典型的板梁在浇筑过程中，混凝土的温度随着具体时间和位置变化。在先浇筑加热固化时(时间0)，混凝土梁最冷。读数的起伏对应激活和停用自动蒸汽养护系统。立即浇筑后，水泥水化还没有开始，所以蒸汽加热升温需要具体的固化温度。此后，水化热才足以维持目标温度，直到浇筑后大约15小时，蒸汽养护再次需要。在此情况下的梁，浇筑后23小时，蒸汽停用，模板被拆除，并迅速冷却梁。在环境温度为5至10时去掉应力。梁的截面在不同的高度有一个显着的温度梯度(如图6)。混凝土温度在底部最低和在顶部最高。这种变化可以归因于在冬季寒冷的环境温度，至于冰冷的地上冷却梁的底部。此外，外加蒸汽加热有可能上升到顶端的绝缘覆盖层形成的。顶部和底部之间的压力表的最大温差约25(45)对于每个梁。温度历史从一个到另一个梁也略有变化。承包商制造的梁跨2以主梁2E开始和以梁2A结束。由于梁2C首先被仪表化的制造梁，直到观察到固化温度后才去应力。按照制造厂的做法，确保固化系统连接的热电偶已被放置每个梁重心处。在制造梁2C显示热梯度后，它被选为移动热电偶接近底部的梁2B边缘。在固化过程中，一个较大的过梁高度引起了较大的热梯度。对于梁2A，热电偶放置在重心处，主梁2C和2B的底部中间的温度梯度变