花溪大橋承載能力評定分析

成都市市政開發總公司，四川 成都 610021

1 橋梁概述

貴州花溪大橋上部結構為（42.5+65+65+42.5）m現澆預應力混凝土連續箱梁，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 評定參數確定

（1）偏載系數。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。在類似連續箱梁橋常規設計中，當腹板厚度為40～80cm時，箱梁底板寬度應小于8m，且一般采用單箱單室。鑒于該大橋箱梁寬且高跨比小，與常規設計經驗不吻合，獨特性明顯，為了精確計算箱梁的空間效應，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分析。有限元模型采用shell63單元建立，共59592個節點和59488個單元。結果顯示，兩車道、三車道及四車道作用下各自對應的最大偏載系數分別為1.288、1.187及1.076，相對單車道作用下的內力增大系數分別為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1.076進行結構檢算。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ξe。該橋的環境特征為干濕交替、不凍、無侵蝕性介質，結合橋梁病害情況及檢測結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ξc、ξs。結合截面折減系數、截面損傷評定值、鋼筋折減標度情況以及構件損傷各指標的權重確定截面折減系數，具體結果如表1所示。

表1 截面折減系數確定結果表

（4）承載能力檢算系數。根據對橋梁結構或構件固有模態的檢測結果進行線性插值計算得出，結構承載能力檢算系數Z1=1.05；根據靜載試驗所測得的主要測點校驗系數及最不利取值原則得出，結構承載能力檢算系數Z2=0.95。

3 計算模型

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

圖4 結構離散圖

4 計算結果

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

表2 橋梁檢算結果表 單位：MPa

5 結束語

文章以花溪大橋為測試對象，結合有限元分析，開展了大橋的承載能力分析。鑒于該橋承載能力極限狀態雖基本滿足《公路橋涵設計通用規范》（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。