混凝土強度對拼寬T梁橋時變可靠度的影響

王春芳

（江西建院工程檢測有限公司，江西 南昌 330000）

1 引言

計算拼寬T梁橋結構可靠度，可以應用網絡法擬合功能對拼寬T梁橋響應面進行測量，通過YP神經函數可以得到，混凝土強度對拼寬T梁橋的連接可靠度有很大影響，這引起了相關學者的廣泛關注。已知混凝土強度可對規范設計值存在時變預測。因此，通過附加內力調整新舊橋之間拼接方向。針對施工設備在結構中的受力狀況，對拼寬T梁橋時變進行結構受力分析。由最優分類面進行樣本點線性研究，并結合非線性原始樣本空間，解決沉降因素影響下的拼寬T梁橋時變受力方向。參考鋼筋混凝土梁和拼寬T梁橋時變功能函數進行設定。利用規范公式求解結構抗力R，通過其荷載效果計算拼寬橋的成本，并根據舊橋的承載能力計算舊橋加寬后的可靠度。

2 工程概況

某高速公路擴建工程的大橋側引橋為T梁橋結構，對拼寬T梁橋預應力連續T型拼寬梁橋全橋長進行測量。經過測量得到橋長為338m，擴建兩側拼寬T梁橋，將雙向四車道改并為該拼寬橋，從全橋長中選擇一段4m×30m的斷截面作為研究對象（見圖1），將該橋梁的橫截面進行拓寬，雙向八車道單側截面進行改短。

圖1 拼寬T梁橋截面的平面布置

針對該拼寬T梁橋的截面布置進行結構分析可知，混凝土是該橋梁的新舊梁結構材料，通過連接T梁拼寬，將新舊橋梁進行拼接后得到T型截面結構。

3 資料與方法

3.1 實驗準備

采集拼寬T梁橋時變數據，統計數量相同的隔板新舊橋之間橫隔板間隔大小和拼寬T梁橋的時變特征（見表1）。

分析表1中的數據可知，拼寬T梁橋的7片橫隔板設計等級在拼寬后變異系數有所下降。計算拼寬荷載等級，測量拓寬拼寬T梁橋的承載能力，通過檢驗拼寬裂縫，設計拼寬T梁橋適合的加固方法，并分析混凝土徐變對拼寬T梁橋的可靠度。

表1 拼寬T梁橋時變特征統計

3.2 測量T梁橋時變荷載

分析拼寬T梁橋時變，利用荷載豎向作用測量中小跨徑梁橋，將拼寬T梁橋的主梁作為主承重結構，當截面受力發生形變時，其主梁跨中截面彎曲度為正彎矩控制。選擇左跨進行拼寬T梁橋截面正彎矩控制可靠性計算。規范制定結構綜合抗力R，將預應力T梁抗彎作為承載平臺，基于混凝土強度分析，設定荷載效應的隱式函數。通過測量完成梁澆注后的預應力荷載值和徐變系數，計算得到預應力荷載值。利用該荷載終極值，計算新橋中梁張拉完成度，通過荷載值完成度百分比曲線計算拼寬后18d內的徐變系數，完成T梁橋荷載值的測量。

3.3 測量拼寬T梁橋縱向位移

利用混凝土徐變系數，測量拼寬T梁橋的縱向位移。當徐變引起的撓度和上拱值趨于穩定后，其初始變形量會超過2倍，利用預應力橋梁施工測量混凝土徐變系數，監測90d后的T梁預應力。在施工梁橋的拓寬截面計算剛度劣化的舊橋橫隔板間距，利用邊梁受力結構計算拼寬T梁橋縱向位移。在截面結構附近測量拼接結構應力，測量剛度劣化間距，計算拼寬T梁橋結構中拼接處受力力矩，通過受力情況構建附近新梁及新邊梁結構，并利用拼寬T梁橋沉降施工結構對比剛度劣化組合結構，測量該結構所承受的最大彎矩值。根據拼寬T梁橋的服役期，進行實橋荷載，判斷其橫向連接剛度類型。確定拼寬T梁橋除中支點外其他點的具體位置。通過橫向剛度測量，得到該拼寬T梁橋縱向位移。

3.4 測量拼寬T梁橋上拱值時變

發生拼寬T梁橋時變后，根據拼寬T梁橋設計階段的截面荷載，測量長期服役的橋面剛度。調整收縮徐變的結構，利用存量收縮徐變計算主梁線性變化趨勢，忽略新舊梁運營時間因素，繪制拼寬后的橋梁線形，測量新舊梁縱、橫、豎向變形值，補充不同存梁期的拼寬后運行年限變化規律。利用不同拼裝方式，測量存梁期內預制梁下梁片，通過最大上拱值分析混凝土收縮徐變系數。控制梁片的拼寬T梁橋，上撓作用減少收縮徐變，提前拼裝預置梁片，得到混凝土徐變的拼寬T梁橋上拱橋值時變，從中選擇十組拼寬T梁橋數據進行實驗分析。

4 實驗結果分析

4.1 拼寬后T梁橋時變荷載

通過分析混凝土徐變的拼寬T梁橋存梁期可靠度，得到混凝土強度對拼寬后的T梁橋時變荷載效應隱式擬合效果（見表2）。

表2 混凝土強度對拼寬后T梁橋時變荷載

由表2可知，經測量該拼寬T梁橋荷載計算值在10 300.9～ 19 699.9kg/m3之間，預測值在10 258.9～ 18 982.7kg/m3之間。由此可知，在完成舊橋收縮徐變后，拼寬T梁橋縱向伸縮的位移滿足預測差值最大的約束范圍。

4.2 混凝土收縮徐變的拼寬T梁橋上拱值時變

通過分析混凝土徐變的拼寬T梁橋存梁期可靠度，得到混凝土收縮徐變的拼寬T梁橋上拱橋值時變，如表3所示。

由表3可知，隨著混凝土收縮徐變，拼寬T梁橋上拱測量值在18.3～ 20.0mm之間，預測值在18.0～ 19.9mm之間。由此可知，混凝土收縮形變的發生在一定程度上也對拼寬T梁橋的上拱值產生了影響。通過分析拼寬T梁橋的上拱值及拓寬橋梁發生橫向彎曲的情況，得知混凝土徐變收縮不同步，使得上拱值的變化呈現出回落趨勢，并在20.0mm處達到峰值。在完成T梁橋橫向位移值時，其上拱值也達到一定峰值，并在拼寬T梁橋拼接完成后，上拱值變化開始回落，其拱值變化逐漸趨近于0。

表3 混凝土收縮徐變的拼寬T梁橋上拱橋值時變

4.3 混凝土強度徐變引起的T梁橋縱向位移

通過分析混凝土徐變的拼寬T梁橋存梁期可靠度，得到混凝土強度徐變引起的T梁橋縱向位移（見表4）。

表4 混凝土強度徐變引起的T梁橋縱向位移

由表4可知，測量值在0.12～ 0.19mm之間，預測值在0.10～ 0.19mm之間。由此可知，拼寬T梁橋在混凝土強度徐變的作用下向縱向發生位移時，其拼接新舊橋梁的徐變差值可以通過預測進行補充。從而在橋梁位移發生前，對該拼寬T梁橋進行加固，避免縱向位移產生拼寬T梁橋安全事故。并確定相對位移在T梁軸線上的收縮方向，針對收縮值進行反向收縮的測量。

5 結語

本文主要研究了混凝土強度對拼寬T梁橋結構可靠度，得到拼寬連接的合理結構，并通過T梁橋縱向位移、上拱值時變和荷載效應隱式擬合效果確定T梁橋的時變可靠度。應繼續加大對鋼束二次力結構不利影響的研究，通過分析舊梁可靠指標計算混凝土收縮徐變系數，對拼寬T梁橋的時變作進一步解釋。