單箱多室連續梁橋偏載增大系數分析

陳彬

河南省交通科學技術研究院有限公司（450000）

單箱多室連續梁橋偏載增大系數分析

陳彬

河南省交通科學技術研究院有限公司（450000）

以單箱多室連續梁橋荷載試驗為背景，采用有限元軟件MIDAS/FEA進行建模分析，對比了單箱多室連續梁橋偏載增大系數實測值、理論值（實體單元）和經驗值。經分析得出：偏載增大系數實測值大于理論計算值和經驗值；實體單元計算結果與實測值較接近，采用經驗值不安全。

單箱多室連續梁橋；偏載增大系數；實體單元；經驗值

單箱多室連續梁橋整體性好，抗扭剛度大[1]，在城市橋梁及公路橋梁中廣泛采用。國內學者對于偏載增大系數的取值進行了研究，提出偏載系數的經驗值[2]，偏載系數ξ=1.15；提出采用偏心壓力法及修正的偏心壓力法計算偏載增大系數。這里將以某橋為例，通過實體單元分析并結合該橋荷載試驗實測結果，對單箱多室連續梁橋偏載增大系數進行分析。

1 工程概況

這里以某單箱多室連續梁橋為背景，跨徑組合為（18+5×24+5×30+5×24+18）m，橋梁全長431 m，全橋共設置一聯。橋梁上部結構為預應力混凝土箱型連續梁,箱梁為單箱三室截面，頂板寬17.5 m，底板寬11.7 m，橋梁中心線處梁高1.13 m，頂板設置雙向橫坡,跨中截面頂、底板厚0.2 m,腹板厚0.5 m，主梁采用C50混凝土；下部結構為雙柱式墩、臺，鉆孔灌注樁基礎。設計荷載為汽車—超20級。

2 荷載試驗方案

根據橋梁特點及現場實際情況，選取24 m跨徑中第15跨跨中（A-A截面）、30 m跨徑中第11跨跨中（B-B截面）最大正彎矩截面進行荷載試驗。采用有限元軟件MIDAS/Civil計算測試截面內力，確定采用4輛45 t載重車（三軸）。控制截面的加載效率如表1所示，加載車布置如圖1所示。

荷載效率符合《公路橋梁承載能力檢測評定規程》（JTG/T J21-2011）中規定的1.05≥η≥0.95的規定，保證了試驗的有效性。

3 偏載系數計算

3.1 理論計算模型

采用有限元軟件MIDAS/FEA建立該橋實體單元模型,實體單元模型共36 615個節點，120 839個單元。實體單元模型如圖2所示。

3.2 偏載增大系數實測值

荷載試驗中位移數據采集采用量程為50 mm的HY65數碼位移傳感器，最小讀數0.001 mm。撓度測點布置。撓度測點共5個，在底板等間距布置。

表1 控制截面的加載效率

圖1 偏載工況加載布置圖

圖2 實體單元模型加載車布置

表2 偏載增大系數對比表

從表2中的數據可以看出，實體單元計算的偏載增大系數與實測偏載增大系數較接近，偏差值為8.3%、10.2%，而經驗值與實測值、理論計算值相差較大，偏差值為26.2%、21.2%。

4 結論

這里以實橋荷載試驗為背景，采用有限元軟件建立該橋的實體單元模型，對比了偏載增大系數實測值、理論計算值和經驗值，針對本例中的單箱多室寬箱梁，偏載增大系數取經驗值1.15是不安全的。因此在單箱多室寬箱梁橋的設計應結合實體單元的分析結果，對偏載增大系數進行合理取值。

[1]姚玲森.橋梁工程[M].北京：人民交通出版社,1985.

[2]程翔云.橋梁理論計算[M].北京：人民交通出版社,1990.

[3]王勇,劉永健,唐小方.混凝土連續箱梁偏載系數簡化算法研究[J].長沙交通學院學報,2006,22(3)：35-39.