索塔混凝土早期温度及应力测试分析.pdf
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1、公路 交通技 术 2 0 1 0年 1 2月 第 6期T e c h n o l o g y o f Hi g h w a y a n d T r a n s p o D e c 2 0 1 0 N o 6 索塔混凝土早期温度及应力测试分析 陈骑彪 1 ,2 ,汪 宏 2 ,李琦 ( 1 重庆交通大学,重庆4 0 0 0 7 4 ;2 招商局重庆交通科研设计院有限公司,重庆4 0 0 0 6 7 ) 摘要 :通过对重庆市忠县长江大桥主桥 索塔节段混凝土早期温度场和应力场测试 ,分析 、总结 索塔混凝土 结构早 期温度、应力水平及变化规律,为类似混凝土结构制定具有针对性的防裂措施提供参考数据。
2、关键词 :索塔 ;混凝 土;温度 ;应 力;测试 文章编 号 :1 0 0 9 6 4 7 7 ( 2 0 1 0 ) 0 6 一 o 0 6 4 0 5 中图分类号 :U 4 4 8 2 7 文献标识码 :A An aly s is o f T e s t f o r E ar l y Te mp e r a t u r e a n d St r e s s o f Ca b le To we r Co n c r e t e C H E N Q i b i a o 2 ,WA NG H o n g ,L I Q i Abs t r a c t :Ba s e d o n t he t e
3、s t f o r e a r l y t e mp e r a t u r e fie l d a n d s t r e s s fie l d o f s e g m e n t a l c o n c r e t e o f c a b l e t o we r o n ma i n b r i d g e o f Ya n g t z e Ri v e r B r i d g e i n Z h o n g Xi a n Co u n t y C h o n g q i n g , t h i s p a p e r a n a l y z e s a n d c o n c l u
4、 de s e a r l y t e mpe r a t ur e a nd s t r e s s l e ve l s a n d c h a ng i n g r u l e s of c a b l e t o we r c o nc r e t e s t r u c t u r e , p r o v i d i n g r e f e r e n c e d a t a for s t i pu l a t i o n o f c o r r e s po n di ng c r a c k c o n t r o l me a s ur e s f o r s i m i l
5、 a r c o nc r e t e s t r u c t u r e s Ke y wo r ds :c a bl e t o we r ; c o nc r e t e ; t e m p e r a t ur e ; s t r e s s ; t e s t 根据国 内外 的调查资料 ,混凝土工程 中因温度 等变形荷 载引起 的裂缝约 占 8 0 以上 ,已成为工 程结构发生 开裂的主要原 因l 1 l。然而 ,温度等变形 荷载引起的裂缝主要产生于混凝土硬化过程中,即 强度和弹性模量逐渐增长阶段 ,是由水化热及混凝 土 自身体积 收缩作用下产生的拉应力超过该龄期混 凝土极限抗 拉强
6、度所致 】 。 对 国内已建成的混凝土斜拉桥调研发现,混凝 土索塔发生 开裂现象较普遍 ,严重者在混凝土施工 期 中、下塔 柱就 已出现竖 向贯穿性裂纹 。索塔混 凝土的这些早期裂缝极有可能是由温度等因素导致 的变形变化 引起的。 虽然许 多专 家从 理论和实践 的角度对混凝 土 早期温度 、应 力分布规律及早期 开裂 问题进 行 了 探讨5 - 7 ,取得 了不少共识 ,但研究较 多集 中在 大 体积混凝土如 坝体结构 防裂方面 。对 斜拉桥索塔 混凝土来说 ,虽然其横断面 的混凝 土厚度较 坝体 等结构要小很 多 ,但其横断 面的不规 则性 ,以及 与外界 的接触 面较大 ,致使其早期温度
7、 、应力 分 布及开裂原 因远 比坝体复杂 。为此 ,本 文通过对 重庆忠县长江 大桥索塔实体结构预埋元件进行 混 凝土早期温度 场 及应力场测试 ,分析研究 实际结 构的真实温度 、 应力水平及变化规律 ,为类似 结 构物开展防裂研 究提供参考数据。 收稿 日期 :2 0 1 0 0 6 1 5 作者简 介:陈骑 彪 ( 1 9 7 3 一 ) ,男 ,重庆市人 ,在读研究生 ,高工 1 工程概 况 重庆石( 柱) 忠( 县 ) 高速公路忠县长江大桥主桥 为 2 0 5 m+ 4 6 0 m+2 0 5 m 的双 塔双索 面斜 拉桥 , 塔墩 以上索塔采用 “ H”型桥塔 ,高 2 0 0
8、m,中塔 柱为钢筋混凝土结构 ,沿高度方向设置 1 5 m间距 的构造性 防裂环形预应力( 7 1 5 2 ram) ,混凝土强 度等级为 C 5 0 。索塔采用分节段浇筑法施工 ,每节 段高度为 4 5 m。根据忠县长江大桥索塔构造特点 和施工现场实际进度计划安排 ,选取具有代表性的 l 1 墩 中塔 柱 ( 上游 侧 ) 第 3节段 ( 标 高 2 6 1 2 8 2 6 5 7 8 m) 作 为测试对象 ,其一般构造见图 1 。 2现 场测 试 2 1 测点布置 根据结构的对称性和理论分析的温度 、应力变 化规 律 ,选取研 究对象 节段 的 1 2区域作为测试 区。沿塔高方 向设置 4
9、个测试断面 ,每个断面在混 凝土的表面和内部不 同位置同时布置温度和应力传 感器 ,共计 2 4个测点。测点布置见图 1 。 2 2 测试仪器 在满足测试要求的前提下 ,以使用可靠、经济 为原则,选择操作方便、价格适宜的仪器。温度测 试元 件采用 J MT一3 6 B温 度传感 器 ,测 试仪器 为 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 0年 第 6期 陈骑彪 ,等 :索塔混凝土早期温度及应 力测试分析 6 5 9 0 8 0 7 0 6 0 魁 5 0 赠 4 0 3 0 2 0 l 0 蔫 五 2 目 B l I I n 是 , - I U f I 9
10、 R ( a ) 第 1 层测点布置示意 l 5 l 6 鱼 B I 翁 7 l Rl , ! 一 I = Q 臣 Q l 虬! 三 J l A l l B A _ _ 0 I n 。 。 l 2 ( 1 一 】 一 1 1 0 1 1 0 0 1 21 3 4) l A 21 3 - 6Il OO k1 1 2 ( ( b)第 2 、3层测点 伽置示 意 塔 顶 第 4 层测 第 3 层测 第 2 层测 第 1 层测 + 甚 顶 第 4层测 第 3层测 第 2层测 第 1 层测 ( 1 2 )第 4层测点 布置示 意 ( d)剖 面 单位 :( 1 11 1 图 l 索塔构造及测点布置示意
11、薰 2 一 0 图 2 2 6号测点实测温度 随混凝土龄期变化 曲线 图 3 71 2号测点实测温度 随混凝 土龄期 变化 曲线 嚣 鞣 2 0 o 1 o o 2 0 0 3 0 0 4 00 5 0 0 60 0 7 00 8 00 时l司, l1 图 4 l 3 l 8 号测点实测温度 随混凝土龄期变化 曲线 J MZ X一2 0 0 6综 合 测 试 仪 。应 力测 试 元 件 采 用 J X H 一 2型埋入式应变传感器 ,测试仪器为 s s一 型便携式数字钢弦频率接收仪 。 2 3 数据采集 混凝土在 2 0 0 7年 6月 3 0日晚 1 0点浇筑完毕 , 各项测试在 7月 1日
12、凌晨 1 点开始 ,混凝土应力和 温度测试同时进行 。温度测试 :峰值前每 3 h监测 1次 ,峰值后 每 6 h监测 1次 ,持续 7 d ,然后 转 入每 d 测 2次,直到温度变化基本稳定。应力测 试 :在 浇筑完成后第 1 3天 内每 3 h测试 1次 , 8 0 7 O 6 O 5 0 越4 0 赠 3 0 2 O l O 0 图 5 1 92 4号测点实测温度随混凝土龄期变化 曲线 第 4 7天内每 6 h 测试 1 次,第 2周内每 1 2 h 测 试 1次 ,第 34周 内每 r 测试 1次。截至 7月 3 1 日,索塔节段测试和数据采集工作完成。 3 索塔混凝土早期温度测试数
13、据及分析 索塔早期温度测点 中,除第 1 、3测点损坏外 , 其余测点基本正常。各测点温度测试数据见图 2 5 。 1 )温度场分布规律分析。 从所测温度数据结果看 ,混凝土浇筑后 ,温度 迅速升高 ,各测点基本于 2 0 0 7年 7月 1日 1 3: O 0 嘲 一 点一 点一 点一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 公路交通技术 2 0 0生 左 右达 到最 高 温度 ,然后 逐 渐缓 慢 降 温 ,直 到 2 0 0 7年 7月 1 2日温度基本稳定。从混凝土浇筑完 成至达到最高温度约 1 5 h ,从最 高温度到最后温 度稳定 历时约 2 6 4 h ,
14、降 温过程 明显 长于升 温过 程 。温度场变化呈现 出大体积混凝 土类似 的升温 期 、降温期、稳定期 3阶段规律。 各测点最高温度及达到最高温度经历时间如表 1 所示。从表中可 以看出,不同位置测点最高温度 不 同,温度范围为 6 1 58 1 5 ,其 中最高温度为 4号测点 ,各测点在混凝土浇筑后 1 12 3 h内达 到最高温度 ,部分测点在同一 时刻达到最高温度 。 这主要是 由于前期测量时间间隔相对较大,实际测 点达到最高温度的时 间与表中所列数据有一定差别 所致 。 经统计,混凝土内部相邻测点间同一时刻温差 最 大 出 现 在 1 8号 与 l 7号 测 点 之 间 ,温 差
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