¿Cuáles son algunos de los problemas en el monitoreo de tensiones durante la construcción de puentes de hormigón pretensado de luces largas?
1. Introducción
En los últimos años, nuestro instituto ha acometido tareas de seguimiento de tensiones en la construcción de más de diez puentes de hormigón pretensado de grandes luces. Hay puentes atirantados, vigas continuas y pórticos rígidos. Mientras se completaban las tareas estipuladas en el contrato, se llevaron a cabo muchos experimentos y discusiones para mejorar la calidad de las pruebas. Con base en la observación de las tensiones constructivas de puentes de concreto, se encuentra que aún existen algunos problemas que no han sido bien resueltos. Resumir las experiencias y lecciones de manera oportuna y mejorar continuamente la calidad de la inspección son las necesidades de la construcción y el desarrollo de puentes actuales.
Con el desarrollo de la industria de puentes, los puentes de hormigón pretensado se han utilizado ampliamente. Constantemente se construyen diferentes tipos de puentes de hormigón pretensado, las luces aumentan gradualmente y las estructuras evolucionan hacia estructuras de paredes delgadas y ligeras. En la construcción en voladizo aumentan los factores de inseguridad. Para evitar tensiones de instalación fuera de control, cada vez más puentes están comenzando a monitorear la construcción, lo que plantea requisitos más altos para las pruebas de tensión de construcción. En la actualidad, la tecnología de pruebas de tensión en la construcción está muy por detrás de las necesidades del desarrollo de la ingeniería de puentes.
A partir del resumen de las pruebas de tensión de construcción de puentes de hormigón pretensado de gran luz a lo largo de los años, se discutieron métodos específicos para mejorar la precisión de las pruebas y garantizar la calidad de las mismas en vista de los problemas existentes en las pruebas actuales.
En segundo lugar, mejorar la calidad de los exámenes.
El hormigón es un material heterogéneo, y son muchos los factores que provocan que se deforme además de las tensiones. En la actualidad, no existe un método perfecto para probar directamente la tensión del hormigón y la conversión todavía se realiza mediante la medición de la deformación. Debido a la adición de diversas deformaciones, el trabajo experimental se vuelve muy complicado.
La influencia de la temperatura en la estructura del puente obviamente se puede dividir en dos aspectos: primero, la estructura se deforma con los cambios de temperatura, es decir, la expansión y contracción térmica, además, la diferencia de temperatura estructural causada por; La luz del sol y otras razones tienen un gran impacto en la estructura.
La humedad también tiene un impacto significativo en las estructuras de hormigón. En los últimos años, al bombear hormigón, la deformación por contracción se ha vuelto mayor debido al aumento del consumo de agua y cemento.
El cambio de volumen del hormigón en sí es la deformación provocada por la hidratación del material cementoso interno, que repercute en la estructura, pero no es evidente.
La fluencia es una de las características del hormigón. Cuando la carga permanece inalterada, la deformación sigue aumentando. Tiene un impacto significativo sobre la tensión de la estructura y es complejo.
En términos generales, la deformación del hormigón se puede resumir en dos categorías: una es la deformación del hormigón bajo tensión, incluida la deformación elástica bajo carga, la deformación por fluencia y la deformación causada por la diferencia de temperatura; la otra es la deformación; del hormigón bajo tensión; el primero es la deformación volumétrica, que se refiere a la deformación por temperatura, la deformación por humedad y la deformación volumétrica del hormigón. Se puede expresar como: ε total = ε tensión ε volumen = (ε carga ε fluencia ε diferencia de temperatura) (ε temperatura ε mojado ε auto)
La prueba de tensión de construcción consiste en observar las piezas causadas por las cargas. bajo diferentes condiciones de trabajo. Al medir la carga, la tensión σ carga =Eε se convierte de acuerdo con la siguiente fórmula, donde e es el módulo elástico.
La medición de la deformación incluye las dos deformaciones mencionadas anteriormente. Para obtener cargas y deformaciones más precisas, durante muchos años se ha estudiado cómo separar otras deformaciones de los valores medidos.
1. Prueba del método de compensación de la deformación del volumen
La galga extensométrica sin tensión de cilindro de doble pared se ha utilizado en el control de presas hidráulicas. Consta de un cilindro de hierro de doble capa. y un relleno intermedio Hecho de materiales blandos, puede eliminar la deformación causada por la carga. El valor medido es sólo la deformación volumétrica del hormigón, que se utiliza para compensar la deformación volumétrica del hormigón de presa.
Esta galga extensométrica sin tensiones se utilizó en la prueba de cajón del puente del río Jiujiang Yangtze en la década de 1970. Cuando el cajón no estaba hundido, se encontró que la temperatura del extensímetro no era consistente con la temperatura del extensímetro. La diferencia de humedad es aún mayor. Cuando el hormigón de la pared del pozo se contrae a 200~300 microdeformaciones, mientras que el medidor de tensión solo tiene docenas de microdeformaciones, debido a la expansión de la pared del pozo, esta diferencia disminuye gradualmente después de que el cajón se hunde.
Según los análisis, el hormigón de Jianli está rodeado de láminas de hierro y materiales blandos. Afecta la conducción del calor y la disipación de la humedad, haciendo que la temperatura y la humedad del hormigón dentro y fuera de la caja sean diferentes.
Para una mayor verificación, también se produjeron bloques de prueba de hormigón y se enterraron galgas extensométricas y galgas extensométricas en funcionamiento. Durante el período de curado después de la infusión, se encontró una diferencia gradual entre los dos, y la diferencia se hizo mayor con la edad. En este momento, el bloque de prueba no está estresado y el valor de medición de la deformación debe ser el mismo que el del instrumento libre de tensión, lo que demuestra que el cilindro libre de tensión no se puede compensar. Posteriormente se probaron bloques de hormigón de diferentes tamaños, en los que se instalaron galgas extensométricas del mismo tipo como bloques de compensación. Los bloques compensadores se vierten al mismo tiempo que el hormigón correspondiente en la estructura, manteniendo la misma sanidad. Durante la prueba, el bloque de compensación se coloca en el sitio de observación para mantener las mismas condiciones tanto como sea posible. Sin embargo, debido al pequeño tamaño del bloque de compensación, muchas interfaces, la rápida conducción del calor y la rápida disipación de la humedad, más tarde se descubrió que la temperatura y la humedad dentro del bloque de compensación eran muy diferentes a las de la estructura. Tampoco juega un papel muy bueno en la compensación.
2. Medidas para reducir los efectos de la diferencia de temperatura y la fluencia.
La mayor parte de la diferencia de temperatura en la estructura del puente proviene de la luz solar, y una caída repentina de temperatura también provocará una temperatura. diferencia. Según las observaciones, la diferencia de temperatura entre la parte superior e inferior del haz causada por la luz solar puede alcanzar entre 17 y 19°C. Puede provocar un estrés térmico considerable en determinadas zonas. Esto también puede dar lugar a grandes desplazamientos de los extremos del voladizo durante la construcción. Está relacionado con las propiedades mecánicas de la estructura misma y las limitaciones circundantes. El campo de temperatura causado por la luz solar es en sí mismo una variable aleatoria. Por tanto, el efecto de la diferencia de temperatura sobre la estructura es bastante complejo.
Una forma eficaz de reducir el impacto de las diferencias de temperatura es medir por la mañana antes del amanecer. La diferencia de temperatura provocada por el sol básicamente se estabiliza después de una noche. Sólo hay una diferencia de temperatura entre el interior y el exterior de la caja cerrada, pero tiene poco efecto. Por la mañana, no sólo la diferencia de temperatura entre las distintas partes de la viga es mínima, sino también la diferencia de temperatura entre las distintas partes de todo el puente. Por lo tanto, medir por la mañana antes del amanecer es un método eficaz para eliminar la influencia de la diferencia de temperatura.
La deformación por fluencia del hormigón se ve afectada por muchos factores y es relativamente compleja. El tamaño de la deformación por fluencia está relacionado con la duración de la carga. Para reducir el impacto de la fluencia, puede utilizar el método de cifrar el número de mediciones y acumular los valores relativos antes y después de cada carga, lo que tiene un cierto efecto. Se necesita una cierta cantidad de tiempo para verter (o ensamblar) una sección de viga durante la construcción en voladizo. Mediante experimentos se pueden seleccionar varios procesos con grandes cambios de carga. Como mover cestas colgantes, atar barras de acero, verter hormigón, tensar y pretensar, etc. , mida el antes y el después de estos procesos respectivamente, y sume las diferencias antes y después. Aunque es imposible aislar completamente el efecto de fluencia, siempre se puede reducir algún error.
En tercer lugar, con respecto a la selección de los componentes de prueba
Las condiciones de prueba de tensión para la construcción de puentes de hormigón de luces largas son muchas y difíciles, y los requisitos para los componentes de prueba también son muy altos. Primero, el tiempo de prueba es largo, generalmente alrededor de un año, y algunos son incluso más largos, lo que requiere estabilidad a largo plazo de los componentes de prueba. Segundo, la carga aumenta y disminuye con frecuencia, pero los cambios no son necesariamente grandes cada vez, por lo que el se requiere que los componentes de prueba tengan alta sensibilidad; en tercer lugar, el puente. La mayoría de ellos son estructuras de paredes delgadas con barras de acero densas y sin pretensado. Es difícil enterrar los componentes. Los componentes deben ser lo más pequeños posible y de estructura simple. No es fácil que se dañen. En cuarto lugar, los puntos de medición están dispersos y los alambres y cables están dispersos en la plataforma del puente. Debido a interferencias en la construcción, a menudo se producen colisiones y fracturas, por lo que los componentes deben tener una gran adaptabilidad.
Con base en los requisitos anteriores, en el pasado se utilizó un extensómetro diferencial de resistencia (DI-100), que puede cumplir con los requisitos en términos de sensibilidad y estabilidad a largo plazo. Su pequeño tamaño también es fácil de instalar y enterrar, pero es un sensor basado en el principio de "cambio de resistencia" y se ve fácilmente afectado por la temperatura. Además de que el componente en sí se ve afectado por la temperatura y debe calibrarse en cualquier momento, los cambios en sus cables y conectores también pueden provocar fluctuaciones en los valores medidos. Las pruebas de estructuras de hormigón son muy complejas y los propios componentes son susceptibles a interferencias externas, lo que aumenta la dificultad de las pruebas.
Se utilizaron galgas extensométricas de cuerda vibratoria, que cumplían los requisitos en términos de estabilidad y sensibilidad a largo plazo. Además, convierte datos mediante cambios en la frecuencia de vibración. Desde un punto de vista estructural, las cuerdas de acero y la carcasa exterior también están hechas de acero. Los coeficientes de expansión térmica son básicamente los mismos, no son sensibles a los cambios de temperatura y no tienen altos requisitos para los cables. Después de cambiar a componentes de cuerda vibratoria, a juzgar por los resultados de las pruebas, organizar los datos no sólo es simple y conveniente, sino también regular.
Actualmente no existe una norma unificada para los componentes de cuerdas vibratorias y la mayoría de los fabricantes son pequeñas fábricas locales. La clave es el procesamiento de cuerdas de acero. Si no se maneja adecuadamente, es fácil relajarse durante las pruebas a largo plazo, lo que provoca una desviación del punto cero y problemas en el análisis de datos. Es mejor comprarlo con medio año de anticipación antes de usarlo y luego observar la estabilidad del punto cero. Además, seleccione algunos para recalibrarlos y verifique la curva de calibración del fabricante.
En la actualidad, las carcasas de las galgas extensométricas de cuerda vibratoria son en su mayoría tubos de acero y algunas tienen espesores de pared mayores. Antes de su uso, se debe comprobar la rigidez del propio extensímetro. Si es mayor que la rigidez del hormigón de la misma sección transversal, es necesario averiguar la relación de rigidez entre los dos mediante experimentos para corregir el valor medido real.
Debido a su relación estructural, el medidor de tensión de cuerda vibrante tiene un gran error al probar la tensión de tracción. Cuando se produzca tensión de tracción en el sitio de observación, se deben utilizar otros elementos de prueba.
4. Varias cuestiones a las que se debe prestar atención durante la prueba.
(1) El seguimiento del estrés en la construcción implica mucha información y datos. Además de la información de diseño, también hay mucha información de construcción, como tecnología de construcción, planos de construcción, diseño de organización de la construcción, cestas colgantes e información relacionada con el encofrado, etc. El peso de la principal maquinaria y equipo de construcción sobre el puente y otras cargas de construcción, etc. Debemos recopilar e investigar cuidadosamente con anticipación.
Es necesario realizar un análisis teórico y cálculo de esta estructura. Las pruebas deben construir sus propios sistemas informáticos según sea necesario. Analice y calcule de antemano el estado de tensión del sitio de observación en diversas condiciones de trabajo para estar al tanto de ello.
(2) La instalación de galgas extensométricas debe pasar por el proceso de vertido, vibración y endurecimiento del hormigón. En particular, el endurecimiento del hormigón es un proceso muy complejo, que incluye el aumento de temperatura debido al calor de hidratación y la contracción de su propio volumen. Debido a los cambios desiguales en el campo de temperatura y la contracción, la tensión residual a menudo afecta la galga extensométrica, lo que resulta en grandes fluctuaciones en las lecturas e inestabilidad. Para determinar el valor inicial del punto de medición, el seguimiento se debe realizar después de verter el hormigón y el valor medido después de la estabilización se debe utilizar como valor inicial. Algunos puntos de medición tardan mucho en estabilizarse y deben medirse junto con la construcción. Para estos puntos de medición, cuando se descubre que los datos son obviamente irrazonables, se pueden hacer los ajustes apropiados.
(3) Durante el proceso de construcción de puentes de gran luz, inevitablemente ocurrirán algunos problemas, que a veces alteran el orden de construcción normal y la carga de construcción también cambiará, así que preste atención a los cambios durante la prueba. procesar y mantener registros. Muchos cambios pueden afectar directamente los resultados de las pruebas.
Además, si se encuentran algunos puntos de medición anormales durante la prueba, se deben verificar a tiempo para eliminar las interferencias lo antes posible. Según la experiencia, cuando los materiales de la maquinaria de construcción están estacionados cerca del punto de medición o hay agua sobre ellos, también afectará los resultados de la prueba.
(4) Para las piezas de prueba que pueden reflejar las características de trabajo de estructuras con fuerzas relativamente concentradas, se deben instalar más componentes de manera adecuada para evitar que datos clave no se midan debido a daños durante la instalación o las pruebas por diferentes medios o. Se pueden utilizar otros tipos de componentes para realizar pruebas al mismo tiempo.
(5) Debido a la variabilidad de las propiedades del concreto, durante las pruebas de tensión de construcción, algunas pruebas y observaciones de las propiedades del concreto deben realizarse de acuerdo con las condiciones reales del sitio de construcción, como el módulo elástico del concreto, contracción, etc., etc. Se pueden realizar observaciones si las condiciones lo permiten. El uso de estos datos para analizar datos de prueba puede reducir algunos errores.
(6) Además de la recopilación oportuna de los datos de observación y su presentación a la unidad encargada, también se requiere un análisis sistemático. Cuando se descubren anomalías o desviaciones excesivas, se debe identificar y corregir la causa lo antes posible. A juzgar por los datos de observaciones anteriores, siempre existe una brecha entre los datos medidos y los cálculos teóricos. Las desviaciones entre los datos medidos y los valores calculados son normales. Durante el proceso de construcción, el sobrepeso de los bloques colgantes, los errores causados por los cambios de carga y la fluencia de la construcción, y los errores en los componentes e instrumentos de prueba provocarán desviaciones en los valores medidos reales.
(7) Debido a la dificultad de las pruebas de estrés en la construcción, es necesario organizar personal con cierta experiencia para que permanezca en el sitio durante un tiempo prolongado. Además de realizar pruebas cuidadosas, se deben realizar análisis e investigaciones continuos para explorar formas de mejorar la precisión de las pruebas. A juzgar por pruebas pasadas, el sentido de responsabilidad y la actitud laboral del personal que participa en la prueba son la clave para obtener datos fiables.
Conclusión del verbo (abreviatura de verbo)
En resumen, todavía existen muchos problemas en el monitoreo de tensiones en la construcción de puentes de hormigón pretensado de luces largas y no existe una buena solución. Antes de establecer el método científico, la acumulación de experiencia es muy importante. Actualmente, debido a las necesidades del desarrollo de ingeniería, este trabajo de prueba se avanza continuamente. Bajo esta gran oportunidad, mientras persistamos en la práctica continua, el análisis y resumen continuos y las pruebas y exploración continuas, el trabajo de pruebas de tensión en la construcción de puentes de concreto mejorará más rápidamente.
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