程運(yùn)楓

(湖北葛洲壩試驗(yàn)檢測(cè)有限公司 宜昌 443002)

吳正安

(中國葛洲壩集團(tuán)國際工程有限公司 北京 100022)

1 工程概況

漕河渡槽位于河北省保定市，是南水北調(diào)中線工程跨度較大的交叉建筑物。渡槽全長2300m，槽身縱坡1/3900，設(shè)計(jì)流量125m3/s，加大流量150m3/s。渡槽為三槽一聯(lián)加肋帶拉桿結(jié)構(gòu)型式，單槽斷面尺寸6.0m×5.4m。邊墻、中墻分別厚0.6m、0.7m，其頂部分別設(shè)2.0m、2.7m寬的人行道板。縱梁斷面尺寸:邊縱梁1.3m×2m，中縱梁1.4m×2m。槽身加設(shè)側(cè)肋及底肋，肋間距2.0m，側(cè)肋、底肋寬0.5m，分別高0.7m、0.9m，拉桿斷面尺寸0.3m×0.4m。

漕河渡槽36～76號(hào)跨跨度達(dá)30m，槽身跨度大、施工工藝復(fù)雜、基礎(chǔ)承載力要求高。

2 安全監(jiān)測(cè)的內(nèi)容

漕河渡槽41號(hào)跨樁號(hào)為376+520.4～376+550.4，分別在主梁、次梁、底板、人行道板、拉桿梁等部位布置了混凝土應(yīng)力應(yīng)變、溫度、鋼筋應(yīng)力、錨索預(yù)應(yīng)力等監(jiān)測(cè)儀器，通過監(jiān)測(cè)成果分析對(duì)槽身結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和評(píng)估(見圖1、圖2)。

圖1 主梁監(jiān)測(cè)儀器布置

圖2 次梁監(jiān)測(cè)儀器布置

3 應(yīng)力應(yīng)變及溫度分析

主梁長29.96m、高7.4m、寬22.0m，每跨分4條主梁，在右邊梁和右中梁底部各布置鋼筋計(jì)和應(yīng)變計(jì)。主梁鋼筋應(yīng)力及混凝土應(yīng)變根據(jù)儀器埋設(shè)位置的不同，鋼筋應(yīng)力的分布各不相同，上下游為壓應(yīng)力，中間部分為拉應(yīng)力。上下游兩端的鋼筋應(yīng)力在－47.7～－26.5MPa之間，底層2/5、4/5的位置，鋼筋應(yīng)力在－12.0～－21.0MPa之間，主梁中部為－9.3MPa。從以上的數(shù)據(jù)分析可知，主梁上下游呈受壓趨勢(shì)，中部呈受拉趨勢(shì)。主梁內(nèi)部混凝土應(yīng)力與鋼筋混凝土應(yīng)力分布情況基本一致。上下游為－13.6～－25.8με，2/5、4/5 為 52.3 ～ －146.5με，中間為 23.4με。中間呈受拉、上下游呈受壓趨勢(shì)，混凝土內(nèi)部應(yīng)變均較小(見圖3)。

圖3 主梁溫度、鋼筋應(yīng)力過程線

為了及時(shí)了解次梁溫度及應(yīng)力應(yīng)變分布情況，在次梁分別布置了鋼筋應(yīng)力、混凝土應(yīng)力應(yīng)變儀器，測(cè)得鋼筋應(yīng)力為:左右墻內(nèi)側(cè)垂直鋼筋應(yīng)力為－9.69～－12.09MPa，外側(cè)墻垂直鋼筋應(yīng)力為 －37.0～－40.59MPa。次梁底部鋼筋應(yīng)力分布情況:上部應(yīng)力比下部應(yīng)力要小，上部最大應(yīng)力在－21.0～－7.7MPa之間，底部應(yīng)力在－41.0～－38.2MPa之間。第二層在左右邊墻內(nèi)外的垂直鋼筋上各布置儀器，應(yīng)力分布外側(cè)墻在－60.0～－43.0MPa之間，內(nèi)側(cè)墻應(yīng)力在－42.0～－25.0MPa之間。

次梁上層混凝土應(yīng)變比下層要小，上層混凝土應(yīng)變?cè)?－119.61～50.45με之間，下層在 －213.89～－174.96με之間。第二層左右邊墻各布置了一支應(yīng)變計(jì)，監(jiān)測(cè)到的應(yīng)力應(yīng)變?cè)?－246.83～ －156.65με左右。呈受壓趨勢(shì)。

3.1 底板跨中剖面應(yīng)力應(yīng)變分析

3個(gè)槽孔上層鋼筋上的鋼筋計(jì)，其鋼筋應(yīng)力在－60.83～－58.44MPa之間，埋設(shè)在下層鋼筋上的鋼筋計(jì)，其應(yīng)力在－52.94～－47.63MPa之間。混凝土應(yīng)力應(yīng)變?cè)冢?18.21～－241.88με之間，左右邊墻各布置一支應(yīng)變計(jì)，應(yīng)力應(yīng)變?cè)冢?23.21～－131.0με之間，呈受壓趨勢(shì)。

3.2 混凝土溫度分析

分別在底板與左右邊墻上布置了溫度監(jiān)測(cè)儀器。混凝土初期主要受水化熱變化影響，后期主要是隨氣溫變化而變化。

3.3 錨索預(yù)應(yīng)力分析

渡槽采用三向預(yù)應(yīng)力張拉，從張拉監(jiān)測(cè)過程看，回油前監(jiān)測(cè)儀器應(yīng)力測(cè)值基本控制在設(shè)計(jì)應(yīng)力值附近，與千斤頂張拉控制應(yīng)力相吻合，說明施工過程控制較好，施工誤差基本控制在允許范圍內(nèi)，張拉力控制較為可靠。

預(yù)應(yīng)力張拉施工完畢后，梁體混凝土有效預(yù)應(yīng)力實(shí)測(cè)值位于合理范疇，預(yù)應(yīng)力張拉基本達(dá)到預(yù)期效果。

單端張拉階段，張拉端回油前與回油后錨夾片回縮自緊過程中，測(cè)試直線形孔道張拉端測(cè)值減少量占該級(jí)張拉設(shè)計(jì)應(yīng)力的2.5% ～8.4%，平均為6.3%;被動(dòng)端(封閉端)測(cè)值減少量占該級(jí)張拉設(shè)計(jì)應(yīng)力的1.7% ～3.7%，平均為3.1%。兩端同時(shí)張拉時(shí)，錨固損失減少量占該級(jí)張拉設(shè)計(jì)應(yīng)力的5.8%～10.6%，平均為8.7%。

波浪形曲線其兩側(cè)張拉端在回油前后其應(yīng)力差值，平均占該級(jí)張拉設(shè)計(jì)應(yīng)力的18.5%。圓弧形曲線其兩側(cè)張拉端在回油前后其應(yīng)力差值平均為23.4%。

雙向張拉與單向張拉相比較，預(yù)應(yīng)力錨固損失減少不明顯。

在張拉階段，預(yù)應(yīng)力張拉對(duì)同向相鄰孔道鋼絞線應(yīng)力增量影響不顯著。

縱向筋張拉至60%σcon時(shí)該級(jí)張拉前測(cè)值與上一級(jí)張拉后應(yīng)力測(cè)值相差平均約為0.2%σcon。

豎向張拉對(duì)縱向預(yù)應(yīng)力松弛影響不明顯。張拉至60%時(shí)，M1 自15%σcon→30%σcon→60%σcon時(shí)，A1 應(yīng)力松弛總量為0.1% ～0.5%，B2應(yīng)力增量為0.1% ～0.2%。

預(yù)應(yīng)力張拉鎖定后，經(jīng)過灌漿封閉，應(yīng)力比較穩(wěn)定，預(yù)應(yīng)力測(cè)值沒有明顯變化。從圖4中可以看出:預(yù)應(yīng)力不受溫度影響，預(yù)應(yīng)力幾乎就是一條直線。

圖4 錨索預(yù)應(yīng)力進(jìn)程線

4 結(jié)語

30m跨蓄水試驗(yàn)預(yù)應(yīng)力施工明顯改變了渡槽混凝土的應(yīng)力狀態(tài)，預(yù)應(yīng)力施加后，槽身整體結(jié)構(gòu)處于受壓狀態(tài)。目前渡槽增加荷載時(shí)，應(yīng)注意通水后的水壓力，改變渡槽的應(yīng)力狀態(tài)，因此在通水后須加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，特別注意拉應(yīng)力變化。

a.渡槽屬于薄形混凝土結(jié)構(gòu)物體，在沒有通水的情況下，渡槽混凝土應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)受日照影響明顯，在同一斷面上的對(duì)稱位置，同一時(shí)刻，陽面與陰面混凝土應(yīng)力狀態(tài)差異較為明顯。

b.渡槽混凝土應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)受季節(jié)影響非常明顯，混凝土溫度應(yīng)力狀態(tài)的改變對(duì)結(jié)構(gòu)總應(yīng)力影響較為顯著。

c.30m試驗(yàn)跨加載試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析認(rèn)為:相比于溫度影響，槽身加載(卸荷)，結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)力變化一般在2.8～6.8MPa之間，對(duì)結(jié)構(gòu)整體應(yīng)力影響并不顯著，結(jié)構(gòu)仍整體處于受壓狀態(tài)。

d.根據(jù)以上數(shù)值校驗(yàn)，建筑物應(yīng)力應(yīng)變與設(shè)計(jì)意圖相符，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。