45°斜交空心板梁桥承载能力评定

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　　0 引言
　　混凝土空心板桥是桥梁上部结构的一种常见的结构形式，由于其采用空心截面，减少了混凝土用量和自重，加之结构性能好、施工方便等诸多因素而被高速公路、城市立交广泛应用。
　　1 工程概况
　　某桥为一座6×16m简支斜交钢筋混凝土空心板梁桥，由14片主梁组成，斜交角度为45°,双向4车道，桥面宽度为12m+2×1.75m，属于宽幅桥，1995年建成通车。设计荷载等级为公路-Ⅱ级。图1为桥梁横断面布置。
　　
　　
　　图1桥梁横断面图（cm）
　　2 计算分析
　　试验桥为45°斜交桥,横向的相邻空心板之间设置铰接缝和桥面采用10 cm厚的现浇钢筋混凝土形成横向联系。计算分析采用Midas软件建立模型。1块空心板为1根纵梁,横梁按垂直于纵梁布置，通过释放横梁单元的梁端约束来模拟主梁之间的联系。桥面采用板单元来模拟，板厚为桥面铺装的厚度。图2为计算模型图。
　　
　　
　　图2Midas计算模型
　　3 承载能力检算
　　根据《公路旧桥承载能力鉴定办法》的要求，该桥在承载能力检算时按照该桥现状调查结果并结合旧桥检算系数规定,旧桥检算系数取0.98。
　　
　　表1主梁承载能力计算汇总
　　
　　
　　由表1可知，在公路-Ⅱ级荷载等级荷载作用下，该桥纵向最大正弯矩值未超过构件的承载能力，跨中最大挠度检算值(消除自重作用影响的长期挠度值)满足规范要求，其承载能力满足公路-Ⅱ级荷载等级标准的使用要求。
　　4 静载试验
　　4.1 变形和应变测点布置
　　根据该桥结构特点以及实际布载情况，变形测点沿纵向分别布置在支点，主梁最大正弯矩截面（图3）。量测内容为各级荷载及卸载后的相应测点的变形。
　　
　　
　　图3挠度测点布置(cm)
　　4.2 静载试验结果及分析
　　表2列出了在最大级试验荷载下，各主梁挠度的理论和实测值比较结果。由表2可知，在最大级荷载作用下，各主梁实测挠度值均小于理论计算挠度值，挠度校验系数在0.51～0.74之间，满足《公路旧桥承载能力鉴定方法》中规定的校验系数小于1.0的要求。所测梁的相对残余变形最大值为4.38%，满足《公路旧桥承载能力鉴定方法》中规定的相对残余变形限值要求(限值20%)。
　　试验过程中，均未发现肉眼可见新增裂缝，各构件既有裂缝未见发展。
　　表2挠度检测结果
　　
　　
　　4.3 动载试验结果及分析
　　动载试验主要是测试桥梁结构的自振特性和受迫振动特性。采用环境随机振动法测定桥跨结构由于桥址处风荷载、地脉动等随机荷载激振而引起的桥梁结构微幅振动响应，以分析桥跨结构的自振特性。采用一辆300kN载重汽车, 分别以10km/h、20km/h、30km/h、40km/h、50km/h的速度按指定线路通过桥面，测试冲击系数。动载试验采用DH5920动态信号测试与分析系统进行。
　　图4给出了实测一阶振型图，图5为实测动位移时程曲线。动测结果表明，竖向一阶自振频率为8.79Hz,略大于有限元分析得到的竖向一阶的自振频率7.18Hz，表明该桥实际刚度较大。实测车辆对主梁冲击系数最大值1.10, 汽车荷载对桥梁的冲击力较小。
　　
　　图4 实测一阶振型图 图5 实测动位移时程曲线
　　5 结论
　　根据承载能力检算及静动载试验结果，该桥现阶段满足公路-Ⅱ级荷载等级作用下的安全使用要求。建议管养单位按照《公路桥涵养护规范》的要求，加强桥梁进行日常的维护和检查工作，确保桥梁的安全使用。
　　注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看

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