斜拉桥施工温度效应研究
2018-04-16
桥梁结构是暴露在大气中的结构物，大气环境温度场对结构的影响，主要体现在长期温差和短期温差两种形式的作用上。长期温差影响是指环境温度场随季节发生周期性时，对结构物所产生的影响。短期温差影响是指环境温度场随日照或寒流发生变化时，对结构物所产生的影响。它主要以日照温差和骤然降温两种形式出现，不仅引起混凝土结构的温度随时间变化，而且引起混凝土体内各点的温度差，形成不均匀的温度场。确定此种情况下混凝土结构的温度场比年温变化下的温度场要复杂的多。大量现场实测数据表明，短期温差在梁体产生的拉应力可高达2Mpa以上，是混凝土梁发生裂缝的主要原因。
本文以某斜拉桥为工程实例，对该桥主体结构温度进行监控测量，对主梁梁线型底标高、索塔塔顶偏位、后视点标高偏位、斜拉索索力、主梁控制截面应变、控制截面温度传感器温度场等内容进行监测，探讨温度应力对斜拉桥主体结构施工的影响。
1工程实例
铁锣坪双塔斜拉桥是位于沪蓉西国道主干线第十三标段湖北宜昌至恩施段的一座特大型公路桥梁。主桥斜拉桥为三跨一联双塔双索面塔梁固结预应力混凝土斜拉桥，主桥跨径组合为140+322+140m，主梁采用肋板式结构，拉索采用平行钢丝体系。承台以上塔柱总高为190.397m。其中宜昌侧为7#索塔，恩施侧为8#索塔。
2温度场测试方法
2.1温度场测点布置
对该斜拉桥桥监测监控小组进行过两次24小时温度场测试，目的是为了得到温度场对合龙前主梁标高、索力、应变影响大小以及内部温度场的分布规律，得出较为准确的符合该桥的合龙时间段，为合龙段的施工提供力所能及的帮助。
2.2测试情况说明
测试内容包括：主梁梁底标高、索塔塔顶偏位、后视点标高偏位、斜拉索索力、主梁控制截面应变、控制截面温度传感器温度场。
温度监测小组对大桥进行了24小时的温度场观测，考虑到实际情况，间隔时间为3小时。此时7#桥塔的17#和17’#梁段刚第三次张拉完毕，在测试期间无桥面施工荷载变化，以确保实测数据只受温度的影响。
大桥为东西走向，左侧(朝南)为向阳面中午直接受阳光的照射，下午时刻，中跨(朝西，7#索塔)受太阳直接照射的影响较边跨(7#索塔)时间要大一些。
3主桥结构温度效应分析
3.1主粱截面温度场变化
根据我们测试的数据，梁体两边主梁上边缘与下边缘温度场的差值，在上午10时，左、右边主梁上下缘温差最大值分别为10.9℃和10.0℃：下午14时，左、右边主梁上下缘温差最大值分别为10.6℃和9.3℃。同时，梁体内部的温度普遍较高，这与混凝土刚浇注完3天，梁体内的水化热有关。我们可从左边主梁102、106与110测点的温度变化图看出梁体高度方向24小时的温度场变化情况。
其后，边主粱上下缘温差在不断减小，这是与下午14时过后，日照强度降低相吻合的。到晚上22点过后，从图中可以看到，梁体内的温度仍在缓慢下降，这种情况～直持续到第二天的早晨8点，温度有所回升。
3.2主粱标高
绘制7#索塔边跨3’#梁段左右幅梁底标高的变化曲线如图3。从图中可以看到，各梁段左、右幅的梁底标高在24小时内的变化趋势是比较接近的，结合测试的大气温度，温度升高，梁体标高有产生向下的挠度的趋势。相对于6点时的梁底标高，3’#梁段产生的最大标高差值都是在18：00，左、右幅24小时内的最大差值分别为13mm和12mm。
从上面两个图形，我们可以看到，梁段受日照的影响显著，并且随着日照温度较高时，梁段产生有下挠的趋势，这个结论对于施工控制中梁体线形的温度修正是有指导作用的。
3.3斜拉索索力
取各梁段左、右幅索力的平均值作为该力的变化曲线，如图4，图5。
梁段的索力值，绘制边跨和中跨的各梁段索
根据上面的图形，7#索塔边中跨两侧索力，除1#和1’#的索力变化较大外，2#、3#、
3’#索力的变化相对比较平稳，差值基本上在±2％以内。
4结论
日照温差对铁锣坪斜拉桥的结构影响显著，对主梁标高影响最大为13mm，索塔偏位影响接近2.5cm，对斜拉索索力影响最大接近5％，应力影响最大为2.4MPa；主梁截面内外温度场处于比较均衡的时间为凌晨4：00～6：00凌晨6：00测试的各项技术指标与理论值最为接近；初步建议合龙时间选择在凌晨4；00～6：00间完成，或者选择在多云阴天等温度场比较稳定的时间段内。斜拉桥合龙时应避开短期温差(日照温差或骤然降温)的影响，只考虑长期温差的影响。
