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基于刚度识别的桥梁承载能力评定方法研究
基于刚度识别的桥梁承载能力评定方法研究
摘要:针对大跨径连续箱梁存在开裂问题,基于荷载试验识别箱梁的实际抗弯刚度,为桥梁的下挠、承载能力评定提供参考方法。
关键词:连续箱梁、开裂、刚度识别、承载能力评定
中图分类号: C35 文献标识码: A
一、前言
九江大桥是佛开高速公路上的一座特大型桥梁,主跨跨径组合为(50+100+160+160+100+50)m变截面预应力连续箱梁。前期检查主要病害情况为部分节段箱梁腹板出现竖向和斜向裂缝,顶板出现纵向裂缝,梁体局部混凝土剥落露筋。针对以上病害情况,在日常养护过程中进行了相应的维修加固,主要维修措施如下:1)对梁体裂缝予以封闭修补;2)部分节段顶板和腹板粘贴钢板;3)部分节段顶板粘贴碳纤维布;4)局部破损露筋部位进行修补。
根据连续梁和连续刚构桥受力特点及既有同类桥梁的病害特征,选择结构主要控制截面进行静载试验,了解测试截面在试验荷载下的应变分布及变形,同时针对结构病害进行专项测试,评定结构的工作状态和承载能力。
在测试桥梁竖向位移影响线的基础上,采用刚度识别的确定桥梁实际刚度情况,按照桥梁实际状态进行建模分析计算,判断梁体结构实际承载能力能否满足设计要求,对结构目前工作状态进行综合评估。
二、静载试验
本次选取原左幅桥(开平至佛山方向)为试验桥跨,主要测试内容如下:
1)承载能力测试。主要测试截面为边跨最大正弯矩截面(A截面)、墩顶最大负弯矩截面(B截面)和中跨最大正弯矩截面(C、D截面)。
2)针对病害的专项测试E、F截面,专项测试主要针对腹板斜裂缝进行。
3)刚度识别。主要通过截面影响线测试结果模拟计算结构的实际刚度分布情况。

图1承载能力测试截面布置图
连续梁静载试验结果显示:
1)除绝对值较小点外,各截面应变和挠度卸载相对残余均小于20%,满足《评定规程》要求。
2)各测试截面应变和挠度校验系数见表1所示,各参数指标均满足《评定规程》要求。
3)斜裂缝测试结果显示,在最大级试验荷载作用下,裂缝最大扩展106×150mm=,裂缝扩展不大,且卸载后裂缝宽度能恢复到加载前状态。
表1测试截面应变和挠度校验系数列表
截面
校验系数 A截面 B截面 C截面 D截面
应变 /
挠度 /
注:A截面为100m跨最大正弯矩截面,C、D截面为160m跨中截面,B截面为墩顶负弯矩截面。
三、刚度识别
本次试验测试了结构影响线,主要是在主桥(50+100+160+160+100+50)连续梁的不同位置施加车辆荷载(3辆35T加载重车),测得主梁不同位置的竖向位移,通过不断修改有限元模型中的主梁抗弯刚度,使模型节点位移计算值逼近实测值,通过测得的竖向位移反算箱梁的实际抗弯刚度。
主桥连续梁全桥共38个加载点,其中50m跨3个(4分点)、100m跨7个(八分点)、160m跨9个(十分点)。在对箱梁实际抗弯刚度模拟中,根据加载点位置将箱梁分成45个节段,在实际操作中将每段的EI作为整体进行修正,即每个梁段范围内截面刚度修正系数相同。加载点位置及梁段编号图2。