某連續剛構橋在某靜載試驗工況下的裂縫模擬*

李敏峰

（河北建筑工程學院，河北 張家口 075000）

1 橋梁概況

某預應力混凝土連續剛構箱梁橋，跨徑為78m+140m+78m。箱梁采用單箱單室斷面，跨中截面梁高2.8m，墩頂梁高7.5m，梁高沿縱向按二次拋物線變化。箱梁頂面寬為16.5m，底面寬為8.5m；為了簡化內模構造便于施工，頂板厚25cm基本保持不變，腹板厚度呈臺階式變化，距墩頂30.6m范圍取60cm，其余部分采用40cm，箱梁橫向懸臂外緣厚為15cm，箱梁底板從懸臂根部至跨中89cm減至25cm，其間按二次拋物線變化變化。

橋梁縱斷面示意如圖1所示。

圖1 橋梁縱斷面示意

2 有限元模型建立與驗證

2.1 模型建立

采用Midas FEA仿真軟件建立該橋的有限元模型。邊跨有限元模型尺寸示意如圖2所示，全橋有限元模型和網格劃分示意分別如圖3、圖4所示。

圖2 邊跨有限元模型尺寸示意（單位：cm）

圖3 橋梁有限元模型示意

圖4 橋梁網格劃分示意

2.2 有限元模型驗證

考慮橋梁運營多年導致的結構損傷，對目前橋梁的實際情況按剛度折減20%和有效預應力折減25%來模擬，通過計算此狀態下橋梁典型截面的下撓值與實際檢測結果進行比較，吻合度較高，認為該模型的計算結果可靠。

3 荷載工況與裂縫示意

3.1 靜載試驗工況

荷載工況說明如表1所示。

表1 荷載工況說明

加載示意如圖5所示。圖中，A-A截面為中跨跨中截面。

圖5 加載布置圖（單位：cm）

3.2 裂縫示意

（1）裂縫平面示意。各級加載情況下的裂縫平面示意如圖6所示。

由圖6可知，偏載加載時，一、二級加載未見開裂；三級加載時在底板中央出現開裂趨勢；四級加載時底板中央開裂趨勢增大，并在腹板底面上出現裂縫；五級加載時底板中央開裂沒有明顯增大，腹板底面裂縫明顯增大，且有不對稱趨勢；六級加載時，底板中央開裂仍沒有明顯增大，但出現不對稱；腹板底面裂縫增大趨勢更為明顯，裂縫發展更為迅速，且不對稱情況更明顯。

（2）裂縫立面示意。各級加載情況下的裂縫立面示意如圖7所示。

圖6 各級加載情況下的裂縫平面示意

由圖7可知，偏載加載時，一、二級加載未見開裂；三級加載時在底板出現開裂趨勢；四級加載時底板開裂趨勢增大，并在腹板底面上出現裂縫，可以看出不對稱；五級加載時腹板開裂向上擴展；六級加載時，底板腹板裂縫增大趨勢更為明顯，裂縫發展更為迅速，且不對稱情況更明顯。

圖7 各級加載情況下的裂縫立面示意

4 結論

通過對某偏載加載工況下的某連續剛構橋的跨中截面的裂縫發展情況進行分析，可以明確裂縫開裂的具體發展過程，為橋梁開裂分析提供一定的理論依據，為橋梁的后續結構分析打下基礎。