混凝土建筑物温度观测

介绍

将专用的温度传感器埋设在混凝土建筑物内部对建筑物的温度状态所进行的测量。混凝土的温度变化很大，常常因为温度变形受到边界或内部约束产生温度应力从而导致裂缝，破坏建筑物的整体性，影响建筑物的寿命和安全。由于温度变形在各种因素引起的建筑物总变形中所占比重较大，在评估建筑物安全程度时需要加以定量研究。为此，在施工期和运行期都需要进行温度观测，以便施工温度控制和建筑物安全运行。

1903年，美国在布恩顿重力坝上进行了温度观测。30年代随着大型混凝土坝的兴建,温度观测普遍开展。60年代以来，温度观测仪器有了较大改进，逐步实现了自动化。中国的温度观测开始于50年代，先后在古田、新安江、丹江口等混凝土坝上都埋设了不少温度计，积累了不少观测资料。80年代中期，中国自行研制的自动化测量系统已经在湖南省东江水电站的拱坝上应用。

混凝土建筑物测温仪器 　混凝土温度观测使用的仪器有电阻式温度计、热电阻等温度传感器。中国普遍使用铜电阻温度计。这种仪器由热电阻线圈、密封外壳和引出电缆构成（图1）。其他差动电阻式仪器也可用于兼测温度。　铜电阻温度计的电阻值和温度成线性关系，测量电阻值后即可用下式算出混凝土温度：

T=α(Rt-R恾)

式中T为混凝土温度(℃)；α为仪器的温度常数；Rt为仪器的实测电阻值()；R恾为仪器的计算零度电阻()。

铜电阻温度计的电阻值用电阻比电桥测量或者用ZJ型电阻比检测仪测量，后者可以直接用数字显示读数。　混凝土建筑物测温点布置 　混凝土建筑物的温度观测根据结构形式和施工运行需要布置测点，其方法如下。①重力坝测点布置：在重力坝的溢流坝段和非溢流坝段至少各选择一个坝段作为典型观测坝段。在这些坝段上选定垂直坝轴线的断面作为观测断面，在观测断面上沿高程每8～15m布置一排温度测点，每排3～5点，至少布置三排，构成测温网格（图2）。②拱坝测点布置：一般在拱冠、拱肩等处至少选择1～2个悬臂梁断面作为典型观测断面。在观测断面上沿水平布置3～5点，沿高程布置3～5排。在不同高程选择水平拱圈截面，在水平拱圈截面上的拱冠和拱肩布置测点，每一部位测点不少于3个（图3）。混凝土支墩坝及各种类型的砌石坝可参照上述两种坝型布置温度测点。2100433B

安装：最高温度安装在温度表支架下横梁的一对弧形钩上，感应部分向东稍向下倾斜。高出干湿球温度表球部3cm。

最高温度表观测

最高温度表每天20时观测一次，读数记入观测簿相应栏中，观测后进行调整。编发天气报告或加密天气报告的气象站，在规定的时次进行补充观测，观测后也必须进行调整。

观测最高温度表时，应注意温度表的水银柱有无上滑脱离窄道的现象。若有上滑现象，应稍稍抬起温度表的顶端，使水银柱回到正常的位置，然后再读数。

在观测中发现最高温度表水银柱在窄道处断开时，应稍稍抬起温度表的顶端使其连接在一起。若不能恢复，则减去断柱的数值作为读数，并及时进行修复或更换。有关情况要在观测簿的备注栏注明。

气温在-36.0℃以下时，停止最高温度表的观测，记录从缺，并在观测簿的备注栏注明。

最高温度表调整

用手握住表身，感应部分向下，臂向外伸出约30°，用大臂将表前后甩动，甩动方向与刻度磁板面平行，毛细管内水银就可以下落到感应部分，使示度接近于当时的干球温度。

调整时，动作应迅速，尽量避免阳光照射，也不能用手接触感应部分。不要甩动到使感应部分向上的程度，以免水银柱滑上又甩下，撞坏窄道。调整后，把表放回到原来的位置上时，先放感应部分，后放表身。

最高温度表维护

⑴ 同干球温度表。

⑵ 在温度下降时，最高温度表的水银柱有时也会回缩到感应部分，遇到这种情况，应立即换用备份表，报废该故障表。

太阳辐射作用下，混凝土箱梁沿截面高度的温度分布为非线性分布。对实测的温度及相应温差按最小二乘法进行回归分析，提出了公路桥梁混凝土箱梁温差计算模式：箱梁顶板上边缘最大温差值为20℃，向下至腹板按指数函数分布；而底板下边缘最大温差为1.5℃，并且在200mm高度内按直线变化。沿桥轴线方向不同位置和不同高度的箱梁混凝土温度的观测和研究结果表明，它们具有一致的温度分布形式。

温度分布混凝土箱梁沿截面高度的温差分布模式

通过对箱梁混凝土温度实测数据的分析，可以看到箱梁顶板中心线处测点温度变化规律较为明显；箱梁各腹板在半梁高中间位置上的测点，在整个观测周期内温度值都比较稳定，且基本上都是同一时刻所有观测值中的最低值；而对于底板混凝土，两侧的测点非常接近箱梁腹板的外侧面，受到日照作用的影响，温度值有一定波动，而布置在底板中心线上的测点，测得的温度值比较稳定。因此，采用各箱梁顶板中心线沿板厚方向的3个测点、腹板测点和底板中心线沿板厚方向3个测点的实测温度来研究混凝土箱梁沿截面高度的温差分布模式。

将3个观测日中上述箱梁混凝土测点的温度实测数据分别整理分析，并且采用温差(温度梯度)表示，然后与国内外相关规范温度梯度计算模式的计算值进行比较，初步判定混凝土箱梁沿截面高度的温差分布形式。

温度分布沿桥梁纵向不同位置箱梁截面的温差分布

箱梁2号观测截面与箱梁3号观测截面均在右幅箱梁上。2号截面箱梁高度为4.794m，3号截面箱梁高度为3.003m。2号截面与3号截面沿桥纵向间隔为121m。2000-07-23对布置温度测点的3个观测截面同时进行了全天的温度观测。

由2号截面和3号截面箱梁顶板 、腹板和底板对应测点处混凝土温度随观测时间的变化曲线，以及2个观测截面在13:00时沿箱梁高度方向上各测点混凝土温度的分布可见，无论是2个截面对应位置测点的混凝土温度随观测时间的变化，还是在某时刻沿截面高度温度的分布都十分接近。

3号截面实测温度值沿截面高度温差分布与按前述的温差计算模式得到的温差分布比较。由此可见，截面沿高度实测温差分布与前面对1号、2号截面实测数据分析拟合得出的温差计算模式是十分吻合的。

2号和3号箱梁截面测点温度以及3号箱梁截面实测温差与预测值比较可见，虽然3号截面箱梁与2号截面箱梁在不同桥跨 、不同高度沿桥纵向相距较远，但它们因日照作用而在箱梁沿高度方向产生的混凝土温差分布具有相同的规律。