某多跨连续梁桥的可靠性评估研究

某多跨连续梁桥的可靠性评估研究

石睿

广东省冶金建筑设计研究院广州510000

摘要：针对某多跨连续梁桥的可靠性进行研究，采用MIDAS/Civil有限元软件建立了该桥的有限元计算模型，计算其在不同工况下的挠度和应变等参数。并对该桥进行了静载试验，将实验结果与有限元计算结果进行了对比。根据对比结果，建议及时对该桥进行维修加固。

关键词：连续梁桥；静载；可靠性

1工程概况

某多跨连续梁桥为一特大桥的主桥，主桥跨径组合82+2×128+82m，主桥全长420m；桥面全宽12.5m，横向布置为：0.39m（防撞栏）+11.72m（车行道）+0.39m（防撞栏）；主桥上部结构采用4跨连续箱型截面梁，单箱单室，支点截面高7.0m，跨中截面高2.8m，翼板宽3.1m，底板宽6.3m。下部结构采用薄壁空心墩和桩基础。设计荷载等级为：汽车—超20级，挂车—120级。桥型布置见图1。

2有限元模型

采用MIDAS/Civil2015有限元软件建立了该多跨连续梁桥的有限元计算模型，共建立429个节点和428个梁单元，如图2所示。采用该有限元模型对桥梁的设计活载及试验荷载内力、试验荷载反应进行计算与分析。以有限元分析的结果作为后续实验的指导，并最终将有限元计算结果与试验结果进行对比。

3静载试验

为考察该桥在静力荷载作用下，结构的挠度、应变等参数，对该桥进行了静载试验。本文仅以跨中弯矩最不利工况（13~14#跨中）为例，将实验结果与有限元计算结果进行对比，从而对该桥在静力荷载作用下的承载能力及工作性能进行检验。

本次加载采用4台合计重约1340kN的汽车加载于13~14#跨中位置，使该测试截面正弯矩达到荷载效率。

主要测点静力荷载试验结构校验系数ζ按照下式计算：

式中：——试验荷载作用下主要测点的实测弹性变位值；

——试验荷载作用下主要测点的理论计算变位值。

根据《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/TJ21-01-2015）[1]，预应力混凝土桥应变（应力）校验系数为0.60~0.90，挠度校验系数为0.70~1.00。

3.1挠度变形测试结果

在下表所示位置布置变形测点。使用特制螺栓将测点固定于桥面铺装层上，采用二等变形要求对竖向变形测量进行控制，采用NA2/GPM3型精密水准仪，后视点设置在测试桥跨外。挠度试验结果及与有限元计算结果对比如表1所示。

（注：挠度以向下为负）

由上表可知，各挠度测点的校验系数位于0.70~0.79之间，均在规定范围0.70~1.00内，满足《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/TJ21-01-2015）[1]要求。

3.2应变测试结果

应变测试截面为13#~14#跨1/2截面，测点布置详见图3。

（注：应变以受拉为正）

由上表可知，在试验荷载作用下，试验桥跨实测梁底应变分布趋势与理论值趋势基本吻合，但局部存在明显差异，测点中实测值大于理论值占75%（含控制测点Y27、Y36）；各应变测点的校验系数在0.46~1.34之间，校验系数大于1的测点占75%。其中控制测点（Y27、Y36均值）校验系数为1.06，超出规定范围0.60~0.90，不满足《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/TJ21-01-2015）[1]要求。

4结论与建议

通过有限元分析及试验对比，该多跨连续梁桥13#~14#试验跨实测挠度值及应变值基本随荷载等级的变化而呈线性变化，且残余比较小，表明结构处于弹性工作状态，变形恢复能力较好；但试验桥跨在最大正弯矩工况下，挠度实测值小于理论值，75%的应变实测值大于理论值，其校验系数不满足规范的相关要求。因此，根据《公路桥涵养护规范》（JTGH11-2004）[2]相关规定，建议及时对13#~14#实验跨进行维修加固。

参考文献

[1]JTG/TJ21-01-2015公路桥梁荷载试验规程[S].

[2]JTGH11-2004公路桥涵养护规范[S].

作者简介

石睿（1991-），男，江西省乐平市人，硕士研究生，主要从事桥梁工程设计工作。