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某多跨简支梁桥承载力检测分析

文章出处:网络????编辑:酋顺房屋鉴定所????时间:2020-01-18 09:08:18????点击:
  【摘要】承载力是桥梁最重要的功能指标之一,因材料老化、工程质量等因素引起的既有桥梁实际承载力折减,对于过往车辆形成了极大的安全隐患,特别是随着车辆朝着更多更重的趋势发展,亦对既有桥梁的实际承载力提出了更高的要求。本文以某多跨简支梁桥的承载力检测为背景,实际检测配合Midas/civil建模检算,详细论述了既有桥梁承载力检测的应用原理及方法,对类似工程项目的检测有借鉴意义。
 
  1工程概述
 
  某多跨简支梁桥建于2003年,结构形式为预制空心板简支梁桥,设计荷载等级为公路—Ⅰ级。桥长为22.0m,跨径组合为6.0+10.0+6.0m,桥面总宽为10.6m,桥面横向布置为1.50m(人行道)+7m(机动车道)+1.50m(人行道),栏杆采用钢筋混凝土栏杆。
 
  2桥梁上部结构承载能力检测评定
 
  在结合《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/TJ21-2011)(以下简称《检评规程》)的基础上,依据现行相关规范对桥梁的上部结构(空心板)进行承载能力检测评定。《检评规程》1.0.4条规定:“在用桥梁应按承载能力极限状态和正常使用极限状态两类极限状态进行承载能力检测评定。”《检评规程》7.1.6条规定:“当桥梁结构或构件的承载能力检算系数评定标度D≥3时,应进行正常使用极限状态评定计算。”
 
  本桥跨径布置为6m+10m+6m,其中6m、10m跨径空心板均采用C30混凝土。本文为方便检测说明,仅以10m跨径空心板的上部结构承载能力检测评定。
 
  2.1荷载横向分布系数
 
  本项目桥梁空心板间横向连接设计为企口缝榫槽砼连接,因此跨中截面荷载横向分布系数采用“桥梁博士”中“横向分布文件”功能的“刚(铰)接板梁法”计算。支点截面荷载横向分布系数采用“杠杆原理法”计算。
 
  在实际计算中,对于主梁各截面的弯矩可以近似地在全桥跨都采用跨中截面荷载横向分布系数mc来计算;对于主梁剪力,则须考虑从m0到mc的变化,即荷载横向分布系数沿桥跨变化的影响。
 
  2.2待评定空心板选取
 
  根据跨中截面的荷载横向分布系数可知,在荷载作用下,中板汽车荷载横向分布系数最大,次边板人群荷载横向分布系数最大,根据荷载横向分布系数的计算结果,以及外观和实体项目检查结果,按照最不利原则,2-6#(10m中板)进行承载能力评定。
 
  2.3有限元模型说明
 
  采用有限元AppMidas/Civil2019版建立2-6#空心板的有限元模型,进行恒载计算及活载分析;空心板采用梁单元模拟,2-6#空心板离散为12个单元,13个节点。
 
  材料自重均按照26KN/m³进行取值;二期恒载(含桥面铺装、人行道、栏杆等)折合为线荷载按3.5KN/m加载;桥梁设计时采用的荷载等级:公路—Ⅰ级,人群荷载(3kN/m);根据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)按结构计算基频计算,,)。
 
  2.4按设计状态进行结构验算
 
  考虑到在整体升降温、温度梯度、混凝土收缩、徐变影响力及基础变位影响力作用下,简支空心板均不产生附加内力。按照《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2015)4.1.5条规定,所采用的荷载组合为基本组合:
 
  式中,为自重,为汽车荷载,为人群荷载。
 
  2.5斜截面抗剪承载力验算截面
 
  《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG3362-2018)5.2.8条规定,在进行受弯构件斜截面抗剪强度验算时,其验算位置应按照下列规定:
 
  (1)距支座中心h/2(梁高一半)处的截面;
 
  (2)箍筋数量或间距有改变处的截面;
 
  为了防止梁发生斜压破坏,《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2018)5.2.11条规定:矩形、T形和工字形截面的受弯构件,其截面尺寸应符合下述要求(即规定了构件抗剪承载力的上限):
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  5.2.12条规定:矩形、T形和I形截面的受弯构件,当符合下式要求时
 
  可不进行斜截面抗剪承载力的验算(规定了抗剪承载力验算的下限),仅需按构造要求配置钢筋。
 
  2.6荷载效应计算、组合及验算结果
 
  根据验算结果可知,各空心板正截面抗弯承载力、斜截面抗剪承载力满足设计规范要求。
 
  注:1、正截面抗弯承载力验算中的数据单位为kN?m;斜截面抗剪承载力验算中的数据单位为kN;
 
  2.7基于检测结果进行结构承载能力评定
 
  按照《检评规程》7.1.3条规定:“配筋混凝土桥梁在计算桥梁结构承载能力极限状态的抗力效应时,应根据桥梁试验检测结果,采用引入承载能力检算系数Z1或Z2、承载能力恶化系数、截面折减系数和的方法进行修正计算。”
 
  《检评规程》7.3.1条规定,配筋混凝土桥梁承载能力极限状态,应根据桥梁检测结果按下式进行计算评定: 
 
  (1)承载能力检算系数
 
  根据《检评规程》7.7.1条规定计算承载能力检算系数。
 
  (2)承载能力恶化系数
 
  根据《检评规程》7.7.4条规定计算承载能力恶化系数。
 
  (3)混凝土截面折减系数
 
  根据《检评规程》7.7.5条规定计算混凝土截面折减系数。
 
  (4)钢筋截面折减系数
 
  根据《检评规程》7.7.6条规定计算钢筋截面折减系数
 
  (5)活载影响修正系数
 
  由于缺乏相关交通量信息,此处将交通量影响修正系数、大吨位车辆混入影响修正系数、轴荷载分布影响修正系数均取为1.00。根据《检评规程》7.7.7条规定,桥梁的活载影响修正系数为:=1.00。
 
  需要说明的是,《检评规程》7.1.6条规定:“当桥梁结构或构件的承载能力检算系数评定标度D≥3时,应进行正常使用极限状态评定计算。”
 
  在验算结果的基础上,考虑上述的分项检算系数,评定结果表明:空心板承载能力满足要求。
 
  注:1、正截面抗弯承载力评定中的数据单位为kN?m;斜截面抗剪承载力评定中的数据单位为kN;
 
  3检测结论
 
  根据考虑检测结果的检算可知,此桥上部结构基本能够满足公路Ⅰ及荷载的安全承载要求。

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