花溪大桥承载能力评定分析

成都市市政开发总公司，四川 成都 610021

1 桥梁概述

贵州花溪大桥上部结构为（42.5+65+65+42.5）m现浇预应力混凝土连续箱梁，桥面铺装采用沥青混凝土，主桥采用BEJ型橡胶伸缩缝及盆式橡胶支座。桥面纵、横坡坡度分别为0.73%和2.0%。主桥桥型布置如图1所示，主梁典型横断面如图2所示。

图1 主桥桥型布置图（单位：m）

图2 主梁典型截面图（单位：mm）

2 评定参数确定

（1）偏载系数。花溪大桥箱梁顶板宽度为15.75m，底板宽度为8.55m，支点截面平均梁高度为2.68m，跨中截面平均梁高度为1.58m，且采用单箱单室截面。在类似连续箱梁桥常规设计中，当腹板厚度为40～80cm时，箱梁底板宽度应小于8m，且一般采用单箱单室。鉴于该大桥箱梁宽且高跨比小，与常规设计经验不吻合，独特性明显，为了精确计算箱梁的空间效应，以便准确判断该桥的实际承载能力状况，利用大型通用有限元程序ansys10.0对花溪大桥箱梁进行偏载效应分析。有限元模型采用shell63单元建立，共59592个节点和59488个单元。结果显示，两车道、三车道及四车道作用下各自对应的最大偏载系数分别为1.288、1.187及1.076，相对单车道作用下的内力增大系数分别为2.576、2.778及2.885，按照最不利原则取四车道作用下的最大偏载系数1.076进行结构检算。花溪大桥计算模型（半桥）如图3所示。

图3 花溪大桥计算模型（半桥）

（2）承载力恶化系数ξe。该桥的环境特征为干湿交替、不冻、无侵蚀性介质，结合桥梁病害情况及检测结果得到恶化状况评定值，对其线性差值进行计算后得到ξe=0.033。

（3）截面折减系数ξc、ξs。结合截面折减系数、截面损伤评定值、钢筋折减标度情况以及构件损伤各指标的权重确定截面折减系数，具体结果如表1所示。

表1 截面折减系数确定结果表

（4）承载能力检算系数。根据对桥梁结构或构件固有模态的检测结果进行线性插值计算得出，结构承载能力检算系数Z1=1.05；根据静载试验所测得的主要测点校验系数及最不利取值原则得出，结构承载能力检算系数Z2=0.95。

3 计算模型

该桥梁采用《桥梁博士》V3.2进行计算，依据平面杆系理论，将（42.5+65+65+42.5）m跨径组合的大桥进行结构离散后，全桥共划分为70个单元和71个节点。结构离散图如图4所示。

图4 结构离散图

4 计算结果

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004），对持久状况承载能力极限状态、持久状况正常使用极限状态、持久状况的应力进行计算。桥梁检算结果如表2所示。

表2 桥梁检算结果表 单位：MPa

5 结束语

文章以花溪大桥为测试对象，结合有限元分析，开展了大桥的承载能力分析。鉴于该桥承载能力极限状态虽基本满足《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）要求，但承载能力储备不足，建议承载能力极限状态按照公路-Ⅰ级荷载标准对花溪大桥进行加固，在桥梁加固前严格控制超限车辆通行。