基于检测实测结果的某连续梁桥计算分析

x摘要】本文以某预应力混凝土连续梁桥为例，结合检测实测结果分析和有限元试算，找出基于检测结果的有限元模型，以该模型为基础，对桥梁结构进行计算分析，以确定桥梁的理论受力状态，并力求与实际应力状态相符。

【关键词】预应力混凝土连续梁桥；实际受力；有限元分析；检测实测结果。

0 前言

随着时间的推移，受气候，环境因素的影响，桥梁结构材料逐渐产生劣化，材料性能下降；同时由于设计、施工质量的缺陷和超载等因素，使得建成后的许多桥梁出现了不同程度的损伤，导致其承载能力降低、耐久性不足。因此对既有桥梁结构进行准确、快速的仿真分析计算显得至关重要。本文基于检测实测结果对桥梁模型进行修正计算，力求其与实际应力状态相符。

1 工程概况

该桥上部结构为现浇预应力混凝土箱梁，桥跨组合为4×30m，梁高1.6m，顶板厚22cm，腹板厚由支座附近60cm渐变至40cm，底板厚由支座附近45cm渐变至25cm，结构采用50号混凝土。计算跨径29.45+29.88+29.88+24.45m。横向变宽，在18～20号墩处桥面宽由10.71m渐变为9.3m，20号墩～22号墩保持9.3m宽度，平面处在曲线段，曲线半径由1315m渐变为651m。下部结构桥墩采用矩形墩，灌注桩基础。桥梁立面图如图1所示，桥梁标准横断面布置如图2所示。

2 桥梁主要病害桥梁检测结果

2.1 外观检测

该桥A2-15断面有新增裂缝产生及部分已修补裂缝继续发展。其中，新增裂缝34条，继续发展的修补裂缝6条，未修补完全裂缝2条，裂缝宽度均小于0.05mm。

2.2 桥梁施工资料的调查

该桥分项工程检验申请及中间交工检验审批表显示，桥梁所用原材料质量检验结果，材料配比、拌合加工控制检验和试验数据，各项质量控制指标的试验记录和质量检验汇总图表，未发现意外情况。相关资料表明，预应力连续箱梁结构施工时，严格按照施工工艺进行施工，混凝土浇筑、混凝土强度按照设计要求达到设计强度的90%以上后进行张拉等，各施工工序均有现场监理的签字认可。

2.3 典型裂缝深度检测结果

A2-15号梁跨底板横向裂缝进行了取芯，取芯芯样破碎，结果显示裂缝已贯穿箱梁底板。

2.4 混凝土强度及碳化深度检测结果

混凝土强度标定值均为1，属于良好状态。连续箱梁的混凝土碳化深度均较小，远小于被测构件钢筋混凝土保护层厚度，故混凝土碳化深度标度值评定标度为1。

2.5 预应力管道技术状况调查结果

A2-15跨的底板10#预应力束外缘至混凝土表面的距离H实测值和设计值之差在-1.05cm～3.35cm之间，钢筋水平方向间距在-11.8cm～9.7cm之间。A2-15跨的腹板2#预应力束外缘至混凝土表面的距离H实测值和设计值之差在-1.15cm～2.05cm之间，钢筋水平方向间距差异在-12.5cm～9.2cm之间。

2.6 箱梁底缘线形

在假定水准点标高不变、桥面铺装层厚度均匀的前提下，桥面两侧实测高程曲线同断面高程差值介于-2cm～2.9cm，较为平坦。

3計算模型

该预应力混凝土连续梁桥计算，采用了空间杆系分析的计算手段，平面设计复核根据设计图采用MidasCivil2010建模计算，共划分单元64个，65个节点，应力单位MPa，压负拉正，设计复核计算冲击系数按影响线荷载长度插值计算，其模型如下图3所示。

4计算分析

本部分从各类型桥梁重点病害的病害特征、结构计算等方面进行综合分析。计算分析参数如下：

⑴计算荷载：维持原设计荷载等级，汽-超 20；验算荷载：挂-120。

⑵整体升温：30℃，整体降温：20℃。

⑶温度梯度：按85规范[2]的桥面板升降温5℃。

⑷不均匀沉降：按0.5cm考虑。

⑸收缩徐变，按实际天数。

⑹冲击系数：按影响线荷载长度插值计算。

计算工况有：

组合Ⅰ：成桥状态+汽超-20

组合Ⅱ：成桥状态+混凝土收缩徐变+汽超-20+基础变位（原结构复算考虑）+温度影响力

组合Ⅲ：成桥状态+挂车120

4.1 检测结果在结构计算中的应用

检测结果在结构计算中的应用见表1。

6 结论

本文以某预应力混凝土连续梁桥为例，结合检测实测结果分析和有限元计算分析，得到如下结论：计算模型利用了检测的主要结果，计算得到的结构应力状况以及结构变形，能与桥梁的病害和检测（包括荷载试验）的变形较好吻合，可以较精确地得到桥梁结构的实际承载能力。

参考文献：

【1】 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ023-85）[S].交通部公路规划设计院。

【2】 贺栓海，宋一凡， 赵小星等。 钢筋混凝土梁桥裂缝特征与损伤评估方法试验研究[J]. 2001 桥梁学术讨论会论文集。北京：人民交通出版社，2001。

【3】 张劲泉，徐岳等。公路旧桥检算分析指南及工程实例[M]. 北京：人民交通出版社，2007。

【4】 钟颖。基于静力测试数据的桥梁结构有限元模型修正[D]. 成都：西南交通大学，2009。