(论文)连续梁桥整体顶升方案及应力应变测试研究

文章编号:100926825(2009)0120005203 连续梁桥整体顶升方案及应力应变测试研究 3 收稿日期:2008209211 3:淮安市科技计划项目资助(项目编号:HAG062 013) 作者简介:林 艺(19752 ) , 女,工程师,淮安经济开发区建设房管局,江苏 淮安 223005 曹茂柏(19682 ) , 男,工程师,淮阴工学院建筑工程系,江苏 淮安 223001 董 云(19742 ) , 男,博士,讲师,淮阴工学院建筑工程系,江苏 淮安 223001 林 艺 曹茂柏 董 云 摘 要:以京沪高速公路淮安废黄河大桥为例,研究了连续梁桥支座更换工作中多孔桥梁整体顶升方案,并采用电阻应 变法监测试顶过程中梁体的应力应变增加值,验证了整体施工方案的可行性。 关键词:连续梁,支座,顶升,电阻应变法 中图分类号:U445. 4文献标识码:A 1 工程概况 京沪高速公路是中国大陆第一条全线建成高速公路的国道 主干线。江苏段起于鲁苏界的新沂市黄墩河北,止于昆山市花 桥,与沪宁高速公路上海段相接,全长480. 15 km ,自2000年年底 建成通车,实现京沪高速公路全线贯通以来,投入运营已6年多。 随着交通条件的不断改善,公路货运的快速发展,超限运输车辆 也大幅度增长,且有愈演愈烈之势。公路超限运输也加速了公 路、 桥梁等设施的损坏。京沪高速公路双向四车道,废黄河大桥 单幅桥宽11. 5 m ,上部结构为一联10孔30 m先简支后连续后张 预应力组合箱梁,采用板式橡胶支座,随服务期延长及超限运输 的破坏,多处支座出现了破损和脱空,为保证桥梁结构的安全,急 需对部分支座进行更换。 2 梁体整体顶升方案及施工要求 2. 1 顶升方案 梁体顶升采用超薄型同步千斤顶,在每片预制梁的梁端设两 个千斤顶,同一桥墩截面四片梁采用同步控制。但由于该桥为 10孔一联预应力连续箱梁桥,全桥整体顶升需投入大量的设备, 且施工中同步顶升的施工控制困难,若逐孔顶升,相邻墩顶将产 生较大的高差,产生较大的结构内力,经计算分析,同时考虑更换 支座时顶升高度的要求,决定采用三孔同时顶升,相邻墩顶的最 大高差不大于5 mm ,最大顶升高度可达到10 mm。 2. 2 施工要求 考虑到京沪高速公路交通量较大,中断交通将造成较大的社 会影响,更换支座要求不中断交通。 梁体顶升过程中,要求同一墩顶采用同步控制,不得出现高 差,相邻墩墩顶高差不得大于5 mm。 为验证顶升方案的可行性,应进行试顶,并在试顶过程中进 行应力应变监测,在考虑5 mm不均匀沉降的情况下,在梁端 1. 5 m处的截面应力增加值不大于表1数值。 表1 截面应力增加值 组合箱梁跨径/ m 控制应力/ MPa 更换支座处相邻墩 上缘下缘上缘下缘 30- 0. 3550. 5190. 243- 0. 355 3 应力应变检测 3. 1 检测方法 根据测试环境及测试精度要求,应力应变的检测采用电阻应 变测量法。电阻应变测量方法是将应变转换成电信号进行测量 的方法,简称电测法。 电测法的基本原理是:将电阻应变片(简称应变片)粘贴在被 测构件的表面,当构件发生变形时,应变片随着构件一起变形,应 变片的电阻值将发生相应的变化,通过电阻应变测量仪器(简称 电阻应变仪 ) , 可测量出应变片中电阻值的变化,并换算成应变 值,或输出与应变成正比的模拟电信号(电压或电流 ) , 用记录仪 记录下来,也可用计算机按预定的要求进行数据处理,得到所需 要的应变或应力值。其工作过程为:应变 电阻变化 电压(或 电流)变化 放大 记录 数据处理。 3. 2 检测方案 根据施工顶升方案,在单幅三孔同时顶升过程中,选择其中 一孔(建议选择顶升量最大跨 ) , 对4根梁的梁端1. 5 m ,1/ 4跨及 跨中5个断面同时进行应力应变检测。为避免接线过长,横桥向 各断面采用独立的电阻应变仪,即用5台电阻应变仪同时独立地 进行5个检测断面的应力应变测量。另外,为保障测量的精度及 测量结果的可靠性,每根梁的每个断面均布设3个检测点,即要 求应变仪的检测通道不小于12。测点布置位置见图1。 3. 3 检测设备及工艺 3. 3. 1 检测仪器 本次检测采用XL2101B5 +型静态电阻应变仪。 在测量应变时,把粘贴在构件上的应变片接入电桥,将电桥 预调平衡,当构件受力发生变形时,应变片随之产生电阻值的变 化,从而破坏了电桥的平衡,产生输出电压,由显示表显示出应变 的数值。该静态电阻应变仪可同时测量40个点的应变,如果要 测量更多点的应变,需另外配备平衡箱。该应变仪可以自动存储 检测结果,它还可以通过接口与计算机连接,由计算机对测量数 据进行处理。 3. 3. 2 电阻应变片的粘贴和防护 一般按如下步骤进行: 5 第35卷 第1期 2 0 0 9年1月 山 西建筑 SHANXI ARCHITECTURE Vol. 35 No. 1 Jan. 2009 1) 检查与分选应变计。根据测试要求,选择高精度的应变 片,并做外观检查,片基上应无气泡、 脱层,片丝应无褶皱、 断裂、 锈蚀,引线接头应牢固可靠。 2) 试件表面处理。将测点处用零号 砂纸打磨成交叉纹路,用4H的铅笔划线,用无水酒精或四氯化 碳、 丙酮擦至无垢为止。 3) 粘片。粘贴方法视粘结剂和应变计的 基底不同而定。贴片前按所测部位和所测应变方向用铅笔、 直尺 画中心十字线,以便贴片能按划线位置准确贴片。贴片时先擦洗 应变计基底,晾干后分别在试件及应变计粘贴面涂一层薄而均匀 的胶水,并立即将应变计对准放好,然后其上垫一层玻璃纸,用手 指单向滚压数次,挤出多余的胶水和气泡,干燥固化后去掉纸垫。 4) 检查。用放大镜检查应变计是否贴正、 粘牢、 断丝,有无气泡和 褶皱扭翘,然后用兆欧表检查丝栅与试件之间的绝缘电阻(一般应 在200 M以上)。亦可把应变片接在应变仪上,用橡皮轻压丝栅, 若应变仪输出有变,说明片下有气泡或剥离,应予重贴。 5) 连线组 桥。应变计引出线应加套管并弯曲后焊在接线端子上,组桥导线 从接线端子引出,要求焊点光滑,不得有毛刺、 虚焊现象。可涂环 氧树脂、 沥青或点焊箔条,以防止导线移动。 6) 防护。常用的防 护剂有合成橡胶、 环氧树脂以及凡士林、 松香、 石蜡等,可根据试 验的环境和测试要求对应变片的表面进行涂覆保护。 7) 贴片干 燥后,还必须做以下检查:a.外观检查,应无翘曲,脱胶现象。b. 应变片与试件之间的绝缘电阻检查,绝缘电阻值应大于200 M 。 c.测量片与补偿片的电阻检查,电阻值应不超过 0. 2 。 8) 若 测量时间较长或电阻片要保持较长时间,则在应变片上必须涂上 防潮剂,以免电阻片受潮。 3. 3. 3 检测操作步骤 1) 用相同长度和相同型号的导线,一端和工作片连接,另一 端和预调平衡箱连接。每根导线都需进行编号,并记下相对应的 测点编号,以免发生错误。 2) 按应变仪、 预调平衡箱的操作规程 对各测点进行预调平衡。 3) 对测试构件进行几次加载、 卸载循 环。消除应变片初受载后的永久变形,使滞后误差趋于稳定。每 次卸载后需进行预调平衡,然后按加载步骤加载,记下应变读数。 当应变读数和滞后量趋于恒定时,才可进行正式测量。 4) 系统最 后一次卸载后先检查一下平衡情况,然后加载进行正式测量,记 录每级顶升量下各测点的应变读数。 5) 检测数据整理及分析。 通过检测数据的分析和处理,确定各测点的应力应变值。 3. 3. 4 其他注意事项 1) 关于温度补偿。贴有应变片的构件总是处在某一温度场 中。为排除温度效应的措施,需要时可用一个应变片作为温度补 偿片,将它粘贴在一块与被测构件材料相同但不受力的试件上 (墩帽)。将此试件和被测构件放在一起,使它们处于同一温度场 中。在连接电桥时,使工作片与温度补偿片处于相邻的桥臂。 2) 关于电阻应变仪读数修正。如电阻应变仪的灵敏系数无 法调整到与电阻应变片的灵敏系数一致,需对电阻应变仪的读数 进行如下修正,得到实际应变。 = K仪 K 仪。 其中,K仪为电阻应变仪的灵敏系数;仪为电阻应变仪的读 数; K为电阻应变片的灵敏系数。 3) 关于检测排架及操作平台。检测需要在跨中及两端1/ 4 断面处横桥向搭设排架,宽度不小于1. 5 m ,顶高度根据现场情况 确定,平台要稳固,以确保检测精度和操作安全。 3. 4 测试结果及分析 3. 4. 1 应变检测结果 现场应变检测的数据见表2。 表2 应变检测结果 位置顶升端1/ 41/ 23/ 4相邻墩 1( 内边梁) 顶板 00000 - 3- 5- 7- 4- 1 - 5- 8- 10- 9- 4 - 8- 10- 15- 12- 6 底板 00000 57873 81215127 131518169 2 顶板 00000 - 3- 2- 6- 3- 2 - 5- 5- 9- 6- 3 - 7- 9- 12- 10- 5 底板 00000 56654 8910106 121315138 3 顶板 00000 - 3- 3- 4- 3- 2 - 5- 5- 9- 8- 4 - 8- 9- 13- 11- 5 底板 00000 46773 91012115 131417159 4( 外边梁) 顶板 00000 - 3- 4- 6- 5- 2 - 6- 7- 10- 9- 3 - 9- 10- 14- 11- 4 底板 00000 45653 9912105 111218147 3. 4. 2 梁体强度检测结果 经现场回弹检测混凝土强度在52 MPa55 MPa ,与设计强 度相符。 3. 4. 3 检测结果分析 1) 根据现场强度检测结果及钢筋混凝土设计规范,混凝土的 弹性模量取3.5104MPa ,可计算得到相应的应力,顶升端顶板的 最大压应力0. 315 MPa ,底板的最大拉应力0. 455 MPa ,相邻端顶 板的最大压应力0. 21 MPa ,底板的最大拉应力0. 315 MPa。 2) 由于检测孔为右幅第十孔,顶升端的梁体处于连续梁的自 由端,在顶升过程中相邻墩并未出现反弯,因此梁底仍为拉应力, 梁顶仍为压应力,与顶升的实际情况相符。 4 结语 经比较,现场检测出的应力增加值均小于容许应力增加值, 原整体顶升方案及不均匀沉降控制值可行。 参考文献: 1 张坤桥.公路旧桥支座更换方法简介J .辽宁交通科技, 2004(7) :67268. 2 乔乃洪,陈向辉.公路桥梁板式橡胶支座的病害及维修方法 J .交通运输工程与信息学报,2006 ,4(3) :1042109. 3 孙德栋,徐永明.混凝土T型梁桥旧桥整体抬高技术研究 J .中南公路工程,2002(6) :44246. 4 单成林,奉 翔.桥梁加固改造中的整体顶升施工J .中南 公路工程,2002(9) :79280. 5 王沧海,曹洪武.一座双薄壁墩连续刚构桥梁的设计J .山 西建筑,2007 ,33(21) :3302331. 6 35卷 第1期 2 0 0 9年1月 山西建筑 文章编号:100926825(2009)0120007202 权重敏感性分析在PPP项目多目标决策中的应用 收稿日期:2008209212 作者简介:韩亚品(19842 ) , 女,华东交通大学土木建筑学院硕士研究生,江西 南昌 330013 蒋根谋(19642 ) , 男,教授,华东交通大学土木建筑学院,江西 南昌 330013 韩亚品 蒋根谋 摘 要:提出运用向量夹角余弦、 加权和法的偏好结构及权重敏感性分析等方法解决PPP项目多目标决策问题,并通过 一个应用算例进行了说明,指出这些方法的应用能使PPP项目多目标决策问题得以更好的解决。 关键词:PPP模式,敏感性分析,多目标决策,权重,方案排序 中图分类号:TU721. 2文献标识码:A PPP项目参与各方虽然没有达到自身理想的最大利益,但 总收益却是最大的,实现了 “帕雷托” 效应,即社会效益最大化,这 显然更符合公共基础设施建设的宗旨。PPP项目各参与主体的 目标差异决定了PPP项目设计和运作的复杂性,尤其表现在投资 分摊、 收益和风险的分配等多个方面1。只有充分考虑并满足参 与各方的利益,才能使项目正常运作。针对PPP项目多目标决策 问题,目前的研究还比较少。本文利用向量夹角余弦计算各指标 权重,运用加权和法的偏好结构对各方案进行排序,以便从中选 取最优方案,并运用权重敏感性分析的方法,分析权重的变化对 方案排序所造成的影响,在决策时能减小由于敏感属性权重的微 小变化造成的决策失误。 1 求属性所占权重 1. 1 将决策矩阵转化为规范化决策矩阵 设I = 6 i =1 Ii,其中, Ii为效益型、 成本型、 固定型、 偏离型、 区间 型、 偏离区间型目标的下标集合。对于具有m个方案n个目标 的多目标决策问题,方案集记为A= ai ,1im,决策矩阵为 A= ( a ij)mn,1im ,1jn。为了消除不同物理量纲对决 策结果的影响,可依据式(1)式(6) 2将所得到的各方案属性值 矩阵A= ( a ij)mn转化为规范化的决策矩阵B= ( b ij)mn: bij=aij- min j aij/max j aij- min j aij,iI1, jN(1) bij=max j aij-aij/max j aij- min j aij,iI2, jN(2) bij= 1 - |aij-ai|/max j |aij-ai|, iI3, jN(3) bij=|aij-i| - min j |aij-i|/max j |aij-i| - min j |aij-i|, iI4, jN(4) bij= 1 - maxqi1-aij, aij-qi2 maxqi1- min j aij,max j aij-qi2 ifaij| qi1, qi2 iI5, jN 1ifaijqi1, qi2 (5) bij= maxqi1-aij, aij-qi2 maxqi1- min j aij,max j aij-qi2 ifaij|qi1, qi2 iI6, jN 0ifaijqi1, qi2 (6) 1. 2 建立各方案指标值的理想最优方案U 3 和最劣方 案U3 设a i为第i项指标的适度值,建立方法如式 (7) , 式(8) 3所 示: U 3 = ( u 3 1, u 3 2, u 3 m) (7) U3= ( u 13, u23, um3) (8) 其中, u 3 i= max 1jn bij iI1 min 1jn bij iI2 a imin 1jn| bij-a i| iI3 ; ui3= min 1jn bij iI1 max 1jn bij iI2 a imax 1jn| bij-a i| iI3 。 1. 3 构造各方案与U 3 , U3的相对偏差矩阵 3 建立方法如式 (9) , 式(10) 3所示。 R= ( r ij)mn (9) =(ij)mn(10) 其中, rij= 1 - |u 3 i-ai| |bij-a i| iI3 |u 3 i-bij| max j bij- min j bij i|I3 ; The study on th