第一章 绪论
1.1 预应力混凝土梁桥概述
T 型刚构桥是我国现代桥梁较为常见的结构形式，由于该结构形式的桥具有其自身结构和技术的特点成为了普遍采用的一种桥型。预应力混凝土 T 型刚构桥是指桥跨结构(主梁)和墩身整体固结，向两边延伸的悬臂梁组成，因其形如英文字母 T 字而得名。它是一种较为独特的结构形式，具有外形优雅、结构尺寸小、桥下净空大、施工简便快捷、养护费用较低等特点。这种桥起初采用钢筋混凝土结构，但由于墩顶产生负弯矩，会在墩顶产生裂缝。所以，跨度不能太大，常用于中小跨径梁[1.1][1.2]。T 型刚构桥主要有三种形式，跨中设铰的铰接 T 型刚构桥、跨中悬挂简支 T 型刚构桥以及主梁直接作用在桥台支座的 T 型刚构桥。铰接 T 型刚构桥由铰传递剪力，保证了主梁的自由收缩，但铰接不能传递水平推力和弯矩。跨中悬挂简支 T 型刚构桥与铰的 T型刚构桥相比，桥面上伸缝多，增加了牛腿构造，对快速行车也会产生影响，图 1-1 为某一 T 型刚构的立面图[1.3][1.4]。预应力混凝土连续梁桥具有结构刚度大、变形小、地形适应强、能够充分的利用材料的强度等特点，因而被广泛采用[1.5]。预应力混凝土连续梁桥在我国的桥型中占有主导地位，在预应力混凝土桥梁发展过程中，无论横跨江河、悬崖山谷的大桥、城市立交桥和公路桥，预应力混凝土连续梁桥都以其突出优势而被广泛采用。预应力混凝土连续梁桥一般采用连续变化的箱梁截面，其主要箱型截面形式有单箱单室、单箱双室、双箱双室等[1.6]。箱型截面抗扭刚度较大、动力特性好，因而被大部分桥梁所采用，图 1-2 为连续梁桥实桥图。连续刚构桥是桥跨主梁与墩台整体相连的桥梁[1.4]。由于两者之间是整体浇筑(墩梁固结)，所以在竖向荷载作用下，主墩端部产生负弯矩，因而减少了跨中的负弯矩，跨中截面尺寸也相应的减小。连续刚构桥体系具有跨越能力大、受力性能好、较大的顺桥向抗弯刚度、能够充分发挥预应力和混凝土的强度作用；其下不设支座的优点对施工是有利的；桥下净空大、桥面行车平顺、伸缩缝少、结构尺寸小。连续刚构桥是一种极有优势的桥梁结构形式，大跨度预应力混凝土连续刚构桥已成为当前大跨度桥梁主要结构体系之一[1.7]，图 1-3 为连续刚构桥实桥图。
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1.2 混凝土收缩徐变效应
收缩徐变是混凝土粘弹性的基本特征。收缩徐变对结构不仅影响大持续时间长，而且变化复性杂难以把握[1.8]。收缩是由于混凝土中所含水分的变化、化学反应及温度降低等因素引起的体积缩小[1.9]，与混凝土的加荷历史无关，通过改变混凝土中的应力条件是无法消除收缩的。徐变是指在固定应力或荷载作用下，应变随时间增长而不断发展的一种现象[1.10]。关于混凝土收缩的机理，较多文献只是讨论了影响干燥收缩的因素，在很多文献中中归结为：塑性收缩、干燥收缩和碳化收缩。更多的文献只提及干燥收缩，如日本《混凝土结构设计规范》[1.11]仅计入了干燥收缩。实际上，从混凝土收缩的四种机理可以看出收缩中的大部分是由于干燥收缩引起的，这一点已经得到了普遍认可。混凝土的收缩大致可以分为以下几种原因或机理。自发收缩是指水泥在水化过程中，由于参与水化反应的水和水泥的总体积比水化产物总体积大，从而造成了混凝土体积的缩小[1.12]。自发收缩是在没有水分转移情况下的收缩，因此是一种水泥水化反应的固有收缩。与干燥收缩相比，自发收缩是微不足道的，所以实际操作中自发收缩与干燥收缩没有特别区分，一般都并入干燥收缩中一起考虑。
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第二章 基于规范公式的混凝土实测应力分析方法
2.1 概述
预应力混凝土梁桥混凝土应力测量通常采用间接法，即先实测混凝土应变，再由混凝土应变推算混凝土应力。通过应变传感器可以测出的应变是总应变，该实测总应变中不仅包含弹性应变，还包含收缩徐变等非应力应变。在进行短期加荷的混凝土结构应力测量时，由于加载时间较短，收缩应变及徐变应变很小，由实测应变推算实测应力时可不扣除收缩徐变应变的分量，即通过总应变直接计算混凝土应力。但这种不扣除收缩徐变应变的应力推算方法在长期加荷混凝土结构的实测应力推算中会产生很大的误差。例如：采用 C55 混凝土悬臂梁，断面(300×300)mm，长 6000mm，养护 5 天加荷 10MPa均布荷载(图 2-1)。该结构混凝土的实际应力仅为 10MPa，但按不扣除收缩徐变应变的方法得到的应力推算值为 40Mpa，该应力推算值完全失真。因此在推算长期加荷混凝土结构的实测应力时需要准确地从混凝土实测总应变中扣除收缩徐变应变等引起的非应力应变。规范公式法是目前使用较普遍的一种扣除收缩徐变应变的推算方法，已广泛应用于如大坝、核电站等[2.1]各种大型混凝土工程实测应力的推算中。
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2.2 混凝土实测应力分析的规范公式法
混凝土总应变扣除收缩应变，剩余弹性应变和徐变应变，由于这两个应变是耦合在一起的，所以必须通过一定的算法才能将徐变应变分离出。在梁桥实际建设施工过程中应力应变变化是连续的，我们将应变过程划分成许多时间段，根据前面所述的收缩徐变概念，每一时段的应力增量将引起该时段为加荷龄期的瞬时弹性变形和徐变变形，二者之和为总应变，对以后各时段的应变值都产生影响，计算各个时段的应力增加时都应加以考虑。混凝土收缩徐变规范公式是在一定环境的温度、相对湿度以及构件几何尺寸等条件下得到收缩徐变试验数据，经回归分析得出的数学表达式。由于不同收缩徐变规范公式存在一定差异性，所以在运用规范公式法推算混凝土实测应力时，不同收缩徐变规范会推算出不同的实测应力值。下文将对 CBE—FIP(1990)、CBE-FIP(1978)以及 ACI209 三套收缩徐变规范公式下采用规范公式法得到的实测应力推算值进行对比。
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第三章 混凝土实测应力分析的中性轴应力校准法...... 39
3.1 概述......... 39
3.2 预应力混凝土连续梁桥主梁应力灵敏度分析....... 39
3.3 中性轴校准法的步骤..... 45
3.4 中性轴应力校准法存在的问题....... 59
3.5 本章小结....... 59
参考文献........60
第四章 实测应变推算实测应力的等比例折减法.... 61
4.1 概述......... 61
4.2 等比例折减法的理论与算法..... 61
4.3 等比例折减法的局限性....... 75
4.4 本章小结....... 76
第五章 结束语...... 77
5.1 主要工作和结论....... 77
5.2 今后的研究方向....... 78
第四章 实测应变推算实测应力的等比例折减法
4.1 概述
从第三章可以看出，相对于规范公式法而言，中性轴校准法可以在一定程度上把握收缩徐变参数，提高了混凝土应力推算的精度。但中性轴校准法无法保证满足预应力混凝土连续梁桥平截面变形的特点。从两座实桥实测应力推算结果可以看出，中性轴校准法推算中性轴实测应力比规范公式法有了很大的改进，但中性轴校准法推算上下缘实测应力相对于规范公式法改进效果并不明显。针对中性轴校准法存在的问题，本章提出了等比例折减法，该方法通过预应力混凝土梁桥中性轴应力校准，计算中性轴处扣除收缩徐变应变后混凝土应变的折减比例，并利用主梁平截面变形特点，将其推广应用于主梁上下缘应力的推算，进一步提高了混凝土应力的推算精度。预应力混凝土连续梁桥中性轴应力对施工荷载不敏感，中性轴应力对主梁自重的变异为零，只与预应力钢束产生的轴力有关。由于预应力混凝土梁桥悬臂施工过程中实际预应力钢束张拉应力值基本上与预应力钢束张拉理论值很接近，所以中性轴实测应力与理论应力差异很小。该方法通过预应力混凝土梁桥中性轴应力校准，计算中性轴处扣除收缩徐变应变后混凝土应变的折减比例。
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结论
预应力混凝土梁桥混凝土应力测量通常采用间接法，即先实测混凝土应变，再由混凝土应变推算混凝土应力。在这个过程中需要准确地从混凝土实测总应变中扣除收缩徐变等引起的非应力应变。本文在现有混凝土应力监测方法的基础上，对总应变中扣除收缩徐变等引起的非应力应变的推算方法进行了深入的研究。在研究过程中，课题组近年在桥梁施工监控现场采集的实测应变数据为本论文提供了宝贵的基础数据。希望通过本文能为以后预应力混凝土梁桥应力监测提供一些参考和启示。本文主要工作包括：
1、详细介绍了传统的规范公式法、中心轴校准法以及等比例折减法这三种实测应力推算方法的原理和计算流程。
2、分别采用上述三种方法对两座实桥实测应变数据进行了实测应力的推算分析、结果对比及原因分析。
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参考文献（略）