花溪大橋承載能力評定分析

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1 橋梁概述

貴州花溪大橋上部結(jié)構(gòu)為（42.5+65+65+42.5）m現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，橋面鋪裝采用瀝青混凝土，主橋采用BEJ型橡膠伸縮縫及盆式橡膠支座。橋面縱、橫坡坡度分別為0.73%和2.0%。主橋橋型布置如圖1所示，主梁典型橫斷面如圖2所示。

圖1 主橋橋型布置圖（單位：m）

圖2 主梁典型截面圖（單位：mm）

2 評定參數(shù)確定

（1）偏載系數(shù)。花溪大橋箱梁頂板寬度為15.75m，底板寬度為8.55m，支點截面平均梁高度為2.68m，跨中截面平均梁高度為1.58m，且采用單箱單室截面。在類似連續(xù)箱梁橋常規(guī)設(shè)計中，當腹板厚度為40～80cm時，箱梁底板寬度應(yīng)小于8m，且一般采用單箱單室。鑒于該大橋箱梁寬且高跨比小，與常規(guī)設(shè)計經(jīng)驗不吻合，獨特性明顯，為了精確計算箱梁的空間效應(yīng)，以便準確判斷該橋的實際承載能力狀況，利用大型通用有限元程序ansys10.0對花溪大橋箱梁進行偏載效應(yīng)分析。有限元模型采用shell63單元建立，共59592個節(jié)點和59488個單元。結(jié)果顯示，兩車道、三車道及四車道作用下各自對應(yīng)的最大偏載系數(shù)分別為1.288、1.187及1.076，相對單車道作用下的內(nèi)力增大系數(shù)分別為2.576、2.778及2.885，按照最不利原則取四車道作用下的最大偏載系數(shù)1.076進行結(jié)構(gòu)檢算。花溪大橋計算模型（半橋）如圖3所示。

圖3 花溪大橋計算模型（半橋）

（2）承載力惡化系數(shù)ξe。該橋的環(huán)境特征為干濕交替、不凍、無侵蝕性介質(zhì)，結(jié)合橋梁病害情況及檢測結(jié)果得到惡化狀況評定值，對其線性差值進行計算后得到ξe=0.033。

（3）截面折減系數(shù)ξc、ξs。結(jié)合截面折減系數(shù)、截面損傷評定值、鋼筋折減標度情況以及構(gòu)件損傷各指標的權(quán)重確定截面折減系數(shù)，具體結(jié)果如表1所示。

表1 截面折減系數(shù)確定結(jié)果表

（4）承載能力檢算系數(shù)。根據(jù)對橋梁結(jié)構(gòu)或構(gòu)件固有模態(tài)的檢測結(jié)果進行線性插值計算得出，結(jié)構(gòu)承載能力檢算系數(shù)Z1=1.05；根據(jù)靜載試驗所測得的主要測點校驗系數(shù)及最不利取值原則得出，結(jié)構(gòu)承載能力檢算系數(shù)Z2=0.95。

3 計算模型

該橋梁采用《橋梁博士》V3.2進行計算，依據(jù)平面桿系理論，將（42.5+65+65+42.5）m跨徑組合的大橋進行結(jié)構(gòu)離散后，全橋共劃分為70個單元和71個節(jié)點。結(jié)構(gòu)離散圖如圖4所示。

圖4 結(jié)構(gòu)離散圖

4 計算結(jié)果

根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60—2004），對持久狀況承載能力極限狀態(tài)、持久狀況正常使用極限狀態(tài)、持久狀況的應(yīng)力進行計算。橋梁檢算結(jié)果如表2所示。

表2 橋梁檢算結(jié)果表 單位：MPa

5 結(jié)束語

文章以花溪大橋為測試對象，結(jié)合有限元分析，開展了大橋的承載能力分析。鑒于該橋承載能力極限狀態(tài)雖基本滿足《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60—2004）要求，但承載能力儲備不足，建議承載能力極限狀態(tài)按照公路-Ⅰ級荷載標準對花溪大橋進行加固，在橋梁加固前嚴格控制超限車輛通行。