卜良桃，鄭孟輝

(湖南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410082)

弧形預(yù)應(yīng)力混凝土屋面箱梁的施工監(jiān)測(cè)研究*

卜良桃?，鄭孟輝

(湖南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410082)

施工監(jiān)測(cè)關(guān)系到工程結(jié)構(gòu)的安全，而目前行業(yè)內(nèi)關(guān)于建筑工程中弧形預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的工程施工監(jiān)測(cè)研究很少.結(jié)合某學(xué)生活動(dòng)中心場(chǎng)館的工程實(shí)際，為確保施工過(guò)程的安全，針對(duì)屋面結(jié)構(gòu)中受力較大的異形箱梁構(gòu)件，制定了專(zhuān)門(mén)的監(jiān)測(cè)方案，進(jìn)行施工全過(guò)程跟蹤監(jiān)測(cè).采用有限元分析軟件Midas Gen對(duì)該場(chǎng)館“蝴蝶形”屋面結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，按照實(shí)際施工步驟，利用單元生死技術(shù)分析了屋面關(guān)鍵構(gòu)件箱梁的應(yīng)力和位移變化過(guò)程，并將實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比.研究表明,實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果與模擬結(jié)果吻合較好，證明該施工模擬方法的可行性；施工過(guò)程中箱梁的應(yīng)力及位移在可控范圍內(nèi)，滿足施工驗(yàn)收要求.該工作和研究成果對(duì)建筑工程中類(lèi)似大型異形構(gòu)件的設(shè)計(jì)和施工有重要的參考價(jià)值.

施工監(jiān)測(cè);施工模擬;箱梁;預(yù)應(yīng)力混凝土

隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展，現(xiàn)代建筑工程中出現(xiàn)了很多體型復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件，該類(lèi)建筑滿足了人們對(duì)審美和使用功能的最新要求，代表了社會(huì)經(jīng)濟(jì)和施工水平的新高度，但同時(shí)也對(duì)施工模擬和施工監(jiān)測(cè)提出了更高的要求.

早在20世紀(jì)80年代，日本在修建日野預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋時(shí)，便開(kāi)始在施工過(guò)程中對(duì)預(yù)應(yīng)力梁進(jìn)行應(yīng)力和撓度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控[1].隨后，施工監(jiān)測(cè)在不同類(lèi)型的橋梁上展開(kāi)和應(yīng)用[2-3].21世紀(jì)初，美國(guó)、日本等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家將施工監(jiān)測(cè)應(yīng)用到高層建筑和大型混凝土工程等建筑工程的健康監(jiān)測(cè)中[4-5].近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的一些大型大跨空間結(jié)構(gòu)也開(kāi)始采用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方法進(jìn)行施工控制和工程預(yù)警[6-7].如曾志斌等人[8]對(duì)國(guó)家體育場(chǎng)“鳥(niǎo)巢”鋼結(jié)構(gòu)卸載過(guò)程中應(yīng)力變化歷程進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，取得滿意的效果；趙中偉等人[9]對(duì)于家堡交通樞紐站房網(wǎng)殼施工過(guò)程進(jìn)行的施工仿真分析與監(jiān)測(cè)，為施工的順利進(jìn)行和安全提供了技術(shù)保障.

然而，以往的施工監(jiān)測(cè)研究都僅涉及橋梁工程、高層建筑和大跨空間網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)，所監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)中單個(gè)構(gòu)件截面較簡(jiǎn)單、形狀較規(guī)則，也未涉及建筑工程中單個(gè)大尺寸異形構(gòu)件.目前行業(yè)內(nèi)很少有關(guān)于房屋建筑中的變截面大尺寸弧形預(yù)應(yīng)力箱梁的施工監(jiān)測(cè)研究，由于箱梁構(gòu)件在建筑工程中的邊界條件、荷載狀況和施工方法與其他領(lǐng)域有很大區(qū)別，為此，筆者結(jié)合工程實(shí)際，依托某學(xué)生活動(dòng)中心場(chǎng)館工程，對(duì)該工程兩根跨度為48.1 m的弧形預(yù)應(yīng)力混凝土屋面箱梁進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)，研究箱梁構(gòu)件在施工過(guò)程中的受力與變形情況.

1 工程概況

某學(xué)生活動(dòng)中心場(chǎng)館為“蝴蝶”式造型的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，總建筑面積為16 259 m2，地上3層，主體結(jié)構(gòu)高度為21.7 m.屋面為傾斜的整體式梁板結(jié)構(gòu)，兩根主梁為最大跨度48.1 m的預(yù)應(yīng)力混凝土箱形截面連續(xù)梁，箱梁為小半徑彎曲造型，半徑為100 m.箱梁截面寬度為4.0 m，高度由4.5 m逐漸變化到3.5 m，在箱梁頂板、底板和腹板共設(shè)置26根預(yù)應(yīng)力鋼束.圖1為實(shí)際工程圖，圖2為屋面結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為箱梁截面示意圖，圖4為屋面結(jié)構(gòu)布置平面圖.

圖1 工程立面圖Fig.1 Engineering elevation

圖2 屋面結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Roof structure layout

圖3 箱梁截面示意圖Fig.3 The section of box girder

本場(chǎng)館屋面結(jié)構(gòu)的主體承載部分是由兩根預(yù)應(yīng)力弧形箱梁、55根預(yù)應(yīng)力矩形梁和其余普通鋼筋混凝土梁組成的傾斜平面，采用空間原位現(xiàn)澆法進(jìn)行施工，通過(guò)分段、分批張預(yù)應(yīng)力鋼筋束，將箱梁與其他梁板連成屋面整體結(jié)構(gòu).該屋面結(jié)構(gòu)的主要施工工序?yàn)椋褐误w系布置；分區(qū)澆筑混凝土；第1批張拉：封閉后澆帶1和后澆帶2，張拉預(yù)應(yīng)力箱梁；第2批張拉：封閉后澆帶5和后澆帶6，張拉結(jié)構(gòu)蝴蝶身體部分的預(yù)應(yīng)力梁；第3批張拉：封閉后澆帶3和后澆帶4，張拉結(jié)構(gòu)蝴蝶翅膀部分的預(yù)應(yīng)力梁；待預(yù)應(yīng)力混凝土屋面主體結(jié)構(gòu)完成后，進(jìn)行屋面的外保溫、防水以及裝飾等的施工.

圖4 屋面結(jié)構(gòu)布置平面圖Fig.4 Roof structure layout plan

2 監(jiān)測(cè)方案

2.1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

根據(jù)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)及控制結(jié)構(gòu)性能的關(guān)鍵參數(shù)，確定如下監(jiān)測(cè)內(nèi)容：1)箱梁控制截面的混凝土應(yīng)變及普通鋼筋應(yīng)力； 2)箱梁控制截面的豎向變形；3)箱梁控制截面的橫向變形.監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由測(cè)量子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)組成[10].

1)測(cè)量子系統(tǒng).根據(jù)監(jiān)測(cè)內(nèi)容，在箱梁控制截面測(cè)點(diǎn)處布設(shè)傳感器，用于獲得荷載作用下箱梁構(gòu)件的響應(yīng)信息.測(cè)量子系統(tǒng)由電阻應(yīng)變片、振弦傳感器和數(shù)字全站儀組成.

通過(guò)應(yīng)變監(jiān)測(cè)得到箱梁測(cè)點(diǎn)的混凝土應(yīng)力，分別在控制截面處箱梁頂板、腹板和底板表面粘貼電阻應(yīng)變片測(cè)量不同測(cè)點(diǎn)處混凝土的應(yīng)變.考慮到現(xiàn)場(chǎng)箱梁表面溫度變化較大，箱梁本身會(huì)產(chǎn)生一定的溫度變形，應(yīng)變測(cè)試儀器需要進(jìn)行溫度修正.現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行混凝土應(yīng)變監(jiān)測(cè)時(shí)，設(shè)置溫度補(bǔ)償片，采用橋路補(bǔ)償法消除溫度的影響.考慮到導(dǎo)線電阻、溫度變化和分布電容等可能對(duì)測(cè)量結(jié)果造成影響，布置測(cè)量導(dǎo)線時(shí)，同一橋路的應(yīng)變片采用等長(zhǎng)的導(dǎo)線并沿途固定在一起，減少導(dǎo)線間的相互移動(dòng)，并采用盡可能短的連接導(dǎo)線.

采用振弦式應(yīng)力計(jì)量測(cè)箱梁混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)位置處的鋼筋應(yīng)力.在控制截面鋼筋測(cè)點(diǎn)處將鋼筋應(yīng)力計(jì)與結(jié)構(gòu)受力鋼筋對(duì)焊，待混凝土初凝后測(cè)量各種施工荷載下的普通鋼筋應(yīng)力.

箱梁澆筑完畢后，通過(guò)設(shè)定的基準(zhǔn)點(diǎn)利用數(shù)字全站儀測(cè)量箱梁控制截面定位點(diǎn)的實(shí)際高程和橫向位移，并以此數(shù)值作為參考，量測(cè)箱梁各個(gè)施工階段的豎向變形和橫向變形.

2)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng).采集傳感器傳來(lái)的信息，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)制、處理，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào).數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)由靜態(tài)電阻應(yīng)變儀、振弦讀數(shù)儀和計(jì)算機(jī)組成.

3)數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng).處理、分析傳輸來(lái)的數(shù)字信號(hào)，得到所需要的圖、表，并判別是否需要預(yù)警.

2.2 測(cè)點(diǎn)布置

本次監(jiān)測(cè)中，在兩根箱梁間對(duì)稱(chēng)地設(shè)置控制截面，控制截面位于箱梁各跨的支座、跨中和1/4跨的位置.在箱梁每個(gè)控制截面上布置8個(gè)混凝土測(cè)點(diǎn)，Y1,Y2,Y3布置在箱梁頂板;Y4,Y5布置在箱梁兩側(cè)腹板;Y6,Y7,Y8布置在箱梁底板.在相應(yīng)混凝土測(cè)點(diǎn)附近布置普通鋼筋測(cè)點(diǎn).測(cè)點(diǎn)布置如圖5所示，控制截面位置如圖6所示.

2.3 量測(cè)頻次

據(jù)設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)施工方案，本工程屋面施工分為以下5個(gè)施工階段：1)工況1,第1批張拉前；2)工況2,第1批張拉后；3)工況3,第2批張拉后；4)工況4,第3批張拉后；5)工況5,施工完畢.為了全過(guò)程跟蹤結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移變化，分別在各施工階段測(cè)量屋面箱梁的控制參數(shù).

圖5 控制截面測(cè)點(diǎn)布置圖Fig.5 Distribution of monitoring points on control section

圖6 箱梁控制截面位置Fig.6 Control section position of box girder

3 監(jiān)測(cè)結(jié)果

3.1 混凝土應(yīng)力

本文以箱梁關(guān)鍵性控制截面5處混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)Y1,Y3,Y6和Y8所埋設(shè)傳感器所采集的數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，其結(jié)果見(jiàn)表1.

表1 箱梁截面應(yīng)力監(jiān)測(cè)值

Tab.1 Monitoring value of stress of box girder MPa

3.2 普通鋼筋應(yīng)力

對(duì)于普通鋼筋的應(yīng)力，本文以箱梁關(guān)鍵性控制截面5處混凝土應(yīng)變測(cè)點(diǎn)Y1和Y3附近所布設(shè)的鋼筋應(yīng)力計(jì)所采集的數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，用來(lái)驗(yàn)證混凝土監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性，其結(jié)果見(jiàn)表2.

表2 截面5鋼筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)值

Tab.2 Monitoring value of steel stress of 5th section MPa

3.3 豎向位移

表3中列出了箱梁豎向變形最大處控制截面5在施工過(guò)程中各個(gè)施工階段的監(jiān)測(cè)值.

表3 截面5豎向位移監(jiān)測(cè)值

3.4 橫向位移

預(yù)應(yīng)力屋面箱梁平面呈弧形，張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋束后會(huì)產(chǎn)生側(cè)向位移，對(duì)平面內(nèi)其他梁板構(gòu)件的內(nèi)力產(chǎn)生影響，因此需在箱梁預(yù)應(yīng)力張拉過(guò)程中對(duì)箱梁的橫向位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，即對(duì)工況2中箱梁的橫向位移進(jìn)行量測(cè).表4中列出了工況2中箱梁橫向變形的施工監(jiān)測(cè)值，變形值以水平向右為正.

表4 箱梁橫向位移監(jiān)測(cè)值

4 施工過(guò)程模擬

本工程采用有限元分析軟件Midas Gen基于一次性建模的正裝分析法進(jìn)行模擬，該軟件可以真實(shí)模擬其屋面結(jié)構(gòu)的施工全過(guò)程.施工階段的分析需要考慮以下兩方面內(nèi)容：①時(shí)間依存性材料的特點(diǎn)，材料的徐變、收縮和強(qiáng)度變化.②施工階段所包含的內(nèi)容，施工階段中單元的激活與鈍化；施工階段中荷載的添加或刪除；構(gòu)件或結(jié)構(gòu)邊界條件的變化.首先建立了該場(chǎng)館主體結(jié)構(gòu)的整體三維有限元模型，再按照施工步驟、 工期進(jìn)度進(jìn)行施工階段定義， 程序按照控制數(shù)據(jù)進(jìn)行分析.整體模型見(jiàn)圖7，預(yù)應(yīng)力箱梁模型見(jiàn)圖8.利用軟件程序中單元生死功能，在分析某一施工步驟時(shí)，鈍化該施工步驟之后的所有構(gòu)件及需要加載的荷載工況，僅激活該步驟之前完成的構(gòu)件參與運(yùn)算，以實(shí)現(xiàn)箱梁不同施工階段的受力分析[11].根據(jù)設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)施工方案，施工模擬工況分為：1)第1批張拉前，箱梁承受結(jié)構(gòu)自重，由于此時(shí)支撐系統(tǒng)的存在，箱梁基本處于無(wú)應(yīng)力狀態(tài).2)第1批張拉后，箱梁內(nèi)力在自重和預(yù)應(yīng)力作用下重新分布.3)第2批張拉后，需考慮由其他屋面梁傳來(lái)的蝴蝶身體部分的屋面梁、板自重.4)第3批張拉后，需考慮由其他屋面梁傳來(lái)的蝴蝶翅膀部分的屋面梁、板自重.5)施工完畢后，需考慮屋面的外保溫、防水以及裝飾等荷載.

圖7 有限元分析整體模型圖Fig.7 Finite element model of engineering

圖8 箱梁有限元分析模型圖Fig.8 Finite element model of box girder

施工模擬結(jié)果表明:箱梁構(gòu)件在整個(gè)施工過(guò)程中，應(yīng)力和變形變化比較平穩(wěn)，箱梁的應(yīng)力始終保持在合理水平.箱梁最大應(yīng)力10.6 MPa，最大豎向變形為36.23 mm，在第5工況出現(xiàn)；箱梁的橫向變形主要產(chǎn)生在第2工況，工況2以后的施工過(guò)程中橫向位移很小，變化基本在1 mm以內(nèi).施工全過(guò)程中箱梁構(gòu)件均具有較高安全儲(chǔ)備.

5 對(duì)比分析

5.1 混凝土應(yīng)力

混凝土應(yīng)力作為施工監(jiān)測(cè)的主控參數(shù)，控制截面5處箱梁的混凝土應(yīng)力實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算結(jié)果的對(duì)比曲線如圖9所示.

通過(guò)對(duì)比可知，實(shí)測(cè)值曲線與理論值曲線的變化趨勢(shì)一致，吻合較好，各工況下的監(jiān)測(cè)值與理論值之間誤差大部分小于10%，可見(jiàn)施工過(guò)程中箱梁混凝土應(yīng)力狀態(tài)處于安全可控范圍內(nèi)，達(dá)到了監(jiān)測(cè)與控制的目的.

5.2 普通鋼筋應(yīng)力

箱梁控制截面5的鋼筋應(yīng)力曲線如圖10所示.

(a)Y1測(cè)點(diǎn) (b)Y3測(cè)點(diǎn)

(c)Y6測(cè)點(diǎn) (d)Y8測(cè)點(diǎn)圖9 截面5的混凝土應(yīng)力曲線圖Fig.9 Curve of concrete stress of 5th section

(a)Y1測(cè)點(diǎn) (b)Y3測(cè)點(diǎn)圖10 截面5的鋼筋應(yīng)力曲線圖Fig.10 Curve of steel stress of 5th section

比較圖10和圖9可知，普通鋼筋測(cè)點(diǎn)應(yīng)力值與相應(yīng)位置處的混凝土應(yīng)力變化趨勢(shì)基本一致，且將鋼筋應(yīng)力等效為混凝土應(yīng)力，兩者數(shù)值基本相等，考慮到鋼筋與混凝土的協(xié)同作用，從而驗(yàn)證了混凝土應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性[12].

5.3 豎向位移

豎向位移是預(yù)應(yīng)力混凝土工程驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)重要指標(biāo)[13].箱梁控制截面5處的豎向位移監(jiān)測(cè)值與理論值的對(duì)比曲線見(jiàn)圖11，施工完畢后箱梁的實(shí)際線形與模擬計(jì)算線形的對(duì)比見(jiàn)圖12.

圖11 箱梁豎向變形曲線Fig.11 Curve of vertical deformation of box girder

圖12 施工完畢后箱梁線形圖Fig.12 Curve of box girder after the completion of construction

通過(guò)對(duì)比可知，施工完畢后箱梁最大豎向變形值為32.33 mm，小于理論計(jì)算值，且該變形量對(duì)于整個(gè)箱梁的撓度規(guī)范允許值而言處于安全可控范圍內(nèi)，滿足相關(guān)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求.左右兩根箱梁的豎向變形變化規(guī)律基本一致，箱梁的實(shí)測(cè)撓度與理論計(jì)算撓度相差都控制在10 mm以內(nèi)，大部分測(cè)點(diǎn)的實(shí)際撓度小于理論計(jì)算撓度.

5.4 橫向位移

圖13給出了工況2中箱梁的橫向位移監(jiān)測(cè)值與理論值的對(duì)比曲線.對(duì)比結(jié)果表明，兩根箱梁的實(shí)測(cè)橫向位移與理論計(jì)算值相差控制在2 mm以內(nèi)，在工況2以后箱梁的實(shí)際橫向位移較小，這主要是施工到后期，與箱梁連接的梁板會(huì)對(duì)箱梁的側(cè)向位移產(chǎn)生約束作用.

圖13 箱梁橫向變形曲線Fig.13 Curve of horizontal deformation of box girder

通過(guò)實(shí)際工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，各工況下箱梁未出現(xiàn)不穩(wěn)定狀況或其他質(zhì)量缺陷.本工程全工期進(jìn)展順利，大大減少了工程結(jié)構(gòu)的施工風(fēng)險(xiǎn).筆者所參與的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)該弧形屋面箱梁的監(jiān)測(cè)成果實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)通報(bào)上傳，及時(shí)分析反饋，解決了工程施工控制風(fēng)險(xiǎn)大的難題.

6 結(jié) 論

本文對(duì)某學(xué)生活動(dòng)中心場(chǎng)館弧形屋面箱梁施工過(guò)程進(jìn)行了施工監(jiān)測(cè)與有限元模擬計(jì)算，得出以下結(jié)論：

1)通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)和采集系統(tǒng)實(shí)測(cè)弧形預(yù)應(yīng)力箱梁的應(yīng)力與變形，獲得了準(zhǔn)確詳實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)施工過(guò)程控制和屋面結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)起到了重要作用.

2)運(yùn)用有限元軟件模擬屋面結(jié)構(gòu)的施工全過(guò)程，計(jì)算出各種工況下箱梁的應(yīng)力與變形，為監(jiān)測(cè)研究提供了理論依據(jù).

3)通過(guò)實(shí)測(cè)值與理論值的對(duì)比分析，該箱梁混凝土應(yīng)力、鋼筋應(yīng)力、箱梁豎向變形、橫向變形的實(shí)測(cè)值均小于理論計(jì)算值，表明本研究所采用施工監(jiān)測(cè)方法可靠，監(jiān)測(cè)研究結(jié)果對(duì)施工全過(guò)程控制起到了很好的效果.

4)文中提出的弧形預(yù)應(yīng)力屋面箱梁監(jiān)測(cè)研究方法解決了箱梁在建筑工程應(yīng)用的施工控制難題，對(duì)相似建筑工程中大尺寸異形構(gòu)件的結(jié)構(gòu)安全和施工控制具有重要的借鑒意義.

[1] 李斌.大跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制[D].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)土木工程學(xué)院,2012：6-7.

LI Bing.Large span prestressed concrete continuous beam bridge’s construction control[D].Changsha：College of Civil Engineering，Hunan University,2012:6-7 .(In Chinese)

[2] 汪劍,方志.大跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工控制研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2003,30(3):130-133.

WANG Jian，F(xiàn)ANG Zhi.Construction control for large-span prestressed concrete continuous girder bridge [J].Journal of Hunan University：Natural Sciences，2003，30(3):130-133.(In Chinese)

[3] 楊孟剛,陳政清.自錨式懸索橋施工過(guò)程模擬分析[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2006，33(2):26-30.

YANG Menggang，CHEN Zhengqing.An analysis of construction stages simulation for self-anchored suspension bridges [J].Journal of Hunan University：Natural Sciences,2006,33(2):26-30.(In Chinese)

[4] MOONEY M A,TAWFIK E F,CHAN G B,etal.Health monitoring during vibratory plate compaction of soil[C]// Proceedings of the SPIE，Smart Structures and Materials 2002,Smart Systems for Bridges，Structures，and Highways.San Diego：SPIE，2002:112-123.

[5] IWAKI H,YAMAKAWA H，SHIBA K,etal. Structural health monitoring system using fbg-based sensors for a damage tolerant building [C]// Proceedings of the SPIE，Smart Structures and Materials 2003,Smart Systems and Nondestructive Evaluation for Civil Infrastructures.San Diego：SPIE，2003：392-399.

[6] 張慎偉,羅曉群,張其林.雙曲索網(wǎng)結(jié)構(gòu)施工張拉成形數(shù)值模擬分析與試驗(yàn)驗(yàn)證[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2009，36(1):8-13.

ZHANG Shenwei，LUO Xiaoqun，ZHANG Qilin.Numerical simulation analysis and model test for the tension process of hyperbolic cable net structures[J].Journal of Hunan University：Natural Sciences,2009，36(1):8-13.(In Chinese)

[7] 劉紅波,陳志華,牛犇.弦支穹頂結(jié)構(gòu)施工過(guò)程數(shù)值模擬及施工監(jiān)測(cè)[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2012，33(12):79-84.

LIU Hongbo，CHEN Zhihua，NIU Ben.Numerical simulation and in-situ monitoring of pre-stressing construction of suspen-dome structures [J].Journal of Building Structures，2012，33(12):79-84.(In Chinese)

[8] 曾志斌,張玉玲.國(guó)家體育場(chǎng)大跨度鋼結(jié)構(gòu)在卸載過(guò)程中的應(yīng)力監(jiān)測(cè)[J].土木工程學(xué)報(bào),2008，41(3):1-6.

ZENG Zhibin，ZHANG Yuling.Stress monitoring of the large-span steel structure of the National Stadium during unloading [J].China Civil Engineering Journal，2008,41(3):1-6.(In Chinese)

[9] 趙中偉,陳志華,王小盾，等.于家堡交通樞紐站房網(wǎng)殼施工仿真分析與監(jiān)測(cè)[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2015，36(1):136-142.

ZHAO Zhongwei，CHEN Zhihua，WANG Xiaodun,etal.Simulation and monitoring of whole erection process for the Yujiapu Railway Station Building [J].Journal of Building Structures，2015，36(1):136-142.(In Chinese)

[10]錢(qián)稼茹,張微敬,趙作周,等.北京大學(xué)體育館鋼屋蓋施工模擬與監(jiān)測(cè)[J].土木工程學(xué)報(bào),2009，42(9)：13-20.

QIAN Jiaru，ZHANG Weijing，ZHAO Zuozhou.etal.Simulation and monitoring for the construction of the steel roof of the Peking University Gymnasium [J].China Civil Engineering Journal，2009，42(9):13-20.(In Chinese)

[11]韓杰,黃浩,趙超.某超高層建筑懸挑鋼結(jié)構(gòu)施工模擬分析及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)[J].施工技術(shù),2013，42(8):40-42.

HAN Jie，HUANG Hao，ZHAO Chao.Construction simulation and monitoring of the cantilever steel structure of a high-rise building [J].Construction Technology，2013，42(8):40-42.(In Chinese)

[12]薛偉辰,姜東升,徐壯濤,等.上海旗忠網(wǎng)球中心預(yù)應(yīng)力混凝土看臺(tái)結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測(cè)研究[J].建筑結(jié)構(gòu),2010，40(6):81-84.

XUE Weichen，JIANG Dongsheng，XU Zhuangtao,etal. Study on construction monitoring for prestressed concrete stand of Shanghai Qizhong Tennis Center [J].Building Structure，2010，40(6):81-84.(In Chinese)

[13]張愛(ài)林,劉學(xué)春,王冬梅,等.2008奧運(yùn)會(huì)羽毛球館新型預(yù)應(yīng)力弦支穹頂結(jié)構(gòu)全壽命健康監(jiān)控研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2007，28(6):92-99.

ZHANG Ailin，LIU Xuechun，WANG Dongmei，etal.Health monitoring of the prestressing suspend-dome of the badminton gymnasium for 2008 Olympic Games [J].Journal of Building Structures,2007，28(6):92-99.(In Chinese)

Study on Construction Monitoring of Curved Prestressed ConcreteRoof Box Girder

BU Liangtao?，ZHENG Menghui

(College of Civil Engineering，Hunan University，Changsha 410082 ，China)

Construction monitoring is related to the safety of engineering structure.However，the research of construction monitoring is limited in building engineering involved with curved prestressed concrete box girder.Combined with engineering practice of a student activity center venue，the monitoring scheme was made and conducted to ensure the safety in erection process for the curved box girder subjected to large force at the same time，and to keep tracking the whole process of construction.Construction simulation for a butterfly-shaped roof structure of the venue was conducted based on Midas Gen finite element software.According to the actual construction process and the element birth and death technology，the stress and displacement changing tendency of the roof box girder were analyzed in detail.The results derived by the monitoring and simulation were compared.The results show that the simulation method was validated by the good agreement between the results obtained from monitoring and simulation.The stress and displacement of the box girder are in control，and the construction scheme can satisfy the need of construction.The research results provide important reference for the design and construction of the similar large profiled component in building engineering.

construction monitoring; construction simulation; box girder; prestressed concrete

1674-2974(2017)07-0078-08

10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2017.07.010

2016-04-27

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51278187)，National Natural Science Foundation of China (51278187); 國(guó)家火炬計(jì)劃項(xiàng)目(2013GH561393)，China Torch Program(2013GH561393)

卜良桃(1963—)，男，湖南南縣人，湖南大學(xué)教授，工學(xué)博士?通訊聯(lián)系人，E-mail：plt63@126.com

TU745.2

A