应变仪在连续桥梁顶升施工中的应用

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随着交通条件的不断改善,公路货运的快速发展,超限运输车辆也显著增加,并且越来越多。公路超限运输也加速了公路、桥梁等设施的损坏。某高速公路已投入运营6年多,公路双向四车道,大桥单幅桥宽11.5m,上部结构为一联10孔30m先简支后连续后张预应力组合箱梁,采用板式橡胶支座,随着使用期限的延长及超限运输的破坏,多处支座出现了破坏和脱空,为保证桥梁结构的安全,急需对部分支座进行更换。

现研究连续桥梁支座更换工作中多孔桥梁整体顶升方案,采用应变仪对顶升过程中梁体进行应变测量,验证整体施工方案的可行性。

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置两个千斤顶,同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,如果逐孔顶升,相邻墩顶高差较大,结构内力较大,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5mm,最大顶升高度可达到10mm。

应力应变测量方案

根据顶升施工方案,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),同时对4根梁的梁端1.5m,1/4跨及跨中5个断面进行应力应变检测。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。

应变测量仪器

本次测试采用JHYC-40静态应变仪,在测量应变时,将粘贴在构件上的应变片连接到电桥上,将电桥预调平衡,当构件受力变形时,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。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。

电阻应变片的粘贴和防护

一般按如下步骤进行:

1.检查与分选应变片;根据测试要求,选用高精度应变片,进行外观检查,片基上无气泡、脱层,片丝应无褶皱、断裂、锈蚀,引线接头牢固可靠。

2.试件的表面处理;用零号砂纸将测点处打磨成交叉纹路,用4H的铅笔划线,用酒精擦至无垢为止。

3.粘片;粘贴方法取决于测试粘贴剂和应变片的基底。贴片前根据所测部位和被测应变方向用铅笔、直尺画中心十字线,以便贴片能按划线位置准确贴片。贴片时先擦洗应变片基底,晾干后分别在试件及应变片粘贴面涂一层薄面均匀的胶水,并立即对准放置应变片,然后在上面垫一层玻璃纸,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;用放大镜检查应变片是否贴正、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(一般大于200MΩ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;应变片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200MΩ。C.测量片与补偿片的电阻检查,电阻值应不超过±0.2Ω。

8.如果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。

检查操作步骤

1.使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。每根导线应编号,并记下相应的测点编号,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。每次卸载后要进行预调平衡,然后按加载步骤加载,并记录应变读数。只有当应变读数和滞后量趋于恒定时,才能进行正式测量。

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.检查数据整理及分析。通过对数据的分析和处理,确定各测点的应力应变值。

应变测量结果及分析

梁体强度检测结果

通过现场回弹检测混凝土强度在52MPa-55MPa,与设计强度相符。

检测结果与分析

1.根据现场强度检测结果和钢筋混凝土设计规范,混凝土的弹性模量取3.5*104MPa,可计算得到相应的应力,顶升端顶板的最大压应力为0.315MPa,底板的最大拉应力为0.455MPa,相邻端顶板的最大压应力0.21MPa,底板的最大拉应力0.315MPa。

2.由于检查孔为右幅第十孔,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。

总结

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沉降控制值可行。