无粘结预应力混凝土斜交板桥现存预应力测试及数值模拟

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1、铁道建筑2014年第9期RailwayEngineeringl7文章编号：1003-1995(2014)09—0017—04无粘结预应力混凝土斜交板桥现存预应力测试及数值模拟王玉田，陈惟珍，姜福香，李福如(1．同济大学土木工程学院，上海200092；2．青岛理工大学土木工程学院，山东青岛266033；3．山东省公路桥梁建设有限公司，山东济南250000)摘要：基于应力释放法(刻槽法)原理，针对一座已服役14年的无粘结预应力混凝土斜交板桥，在中断交通情况下，对梁板底部混凝土的工作应力进行了现场测试。同时，基于实桥材料和结构参数，利用Midas／F

2、EA3．0建立有限元模型，对自重和预应力作用下混凝土的工作应力进行了模拟。结果表明，刻槽法分级切割获得的应变释放曲线，可以很好地反映出测点处应力释放的过程，并较准确地获得在役预应力混凝土的工作应力；实例桥梁混凝土工作应力数值模拟结果与实测结果接近，由此估算出当前的现存预应力约为最初张拉控制应力的86．93％(1067．18MPa)。对于张拉控制应力与设计值存在较大误差或预应力损失与理论值存在偏差的复杂结构，同样可用混凝土工作应力现场测试与有限元模拟分析相结合的方法估算现存预应力。关键词：无粘结预应力混凝土斜交板桥现存预应力应力释放数值模拟中图分

3、类号：U448．35文献标识码：ADOI：10．3969／i．issn．10031995．2014．09．06在役桥梁现存预应力的大小是反映桥梁使用安全了数值模拟，通过试验结果和数值模拟结果的对比分性的重要指标。当前，大多通过理论计算预应力损失析提出了现存预应力的估算方法。来推测桥梁结构的现存预应力。然而，实际的桥梁l工程概况结构由于外界环境、施工误差及超载等影响，不可避免地存在内部缺陷、材料劣化、结构损伤等病害，实际的本文实例桥梁为青岛胶州湾高速公路与滨海路相现存预应力值与理论计算值往往存在较大的差异。通交处的一座分离式立交桥。该桥建成于19

4、95年，上部过测定实际结构的混凝土工作应力进行理论推算是确结构采用后张无粘结预应力混凝土斜交空心板梁，斜定现存预应力的有效方法，也是既有结构可靠性评定交角度为42．43786。。标准跨径为22．00m，计算跨径的重要指标。。为21．36m，横向全宽12．00m，共有11片空心板梁，国内外学者已经开展了用混凝土应力释放法检测板梁间采用漏斗形的混凝土铰缝联结。按汽车～超混凝土结构工作应力，进而确定现存预应力的理论和2O级设计，挂车一120级验算。预制板梁平面布置见试验研究，并取得了一些成果。王柏生等就开槽法图1，中间板梁横断面具体尺寸见图2。用于混

5、凝土工作应力的测试进行了试验和数值模拟，3桥墩支座中心线2桥墩支座中心线重点就开槽深度、开槽方式、影响因素和修正方法等问题展开研究。黄福伟等首次将应力释放法应用于无粘结部分预应力空心板桥梁结构混凝土的现存预应力检测研究。图1预制板梁平面布置本文针对一座已服役l4年的无粘结预应力混凝土斜交板桥，采用刻槽法对梁底混凝土工作应力进行2板梁混凝土工作应力现场测试了现场测试，并利用Midas／FEA3．0对测试板梁进行2．1刻槽法基本原理收稿日期：2014—01-23；修回日期：2014-05-20刻槽法是依据局部应力释放法的力学原理。，作者简介：王玉田

6、(1972一)，男，河南南阳人，高级实验师，博士。在测试点周围开一足够深度的槽，使测点处的局部工l8铁道建筑图3测点应变花和主应力方向(0=68．7811。)刻槽深度／cm051015202530354045f95．],5X991060"~95ffb一图23中板构造(单位：cm)一×一j四作应力完全释放，对于平面工作应力状态，开槽前可在一测点处粘贴电阻应变花，以测量应变释放值。再根据一懿弹性力学理论，计算出测点处应力释放前原有的主应力大小和方向。刻槽深度[cm假设应变，与主应变的夹角为(自主应变05l0l5202530354045轴绕0点逆时针

7、旋转为正)，各应变片之间的夹角为0，则实测应变释放值s，s，占，与主应变I，8Ⅱ之间存在式(1)所示的关系s．=A+Bcos2~h2=A+B(cos2~bcos20一sin2~／,sin20)(1)=A+B(cos20cos40一sin2Osin40)式中：A=(8I+占Ⅱ)／2；B=(sI—sⅡ)／2。显然，由式(1)求出A，B和值，即可得到主应变s和s的大小和方向，进而可得到主应力。，：orl=(s1+2)E／(1一“⋯fl^2=(2+1)El(1一)__×趔2．2测点布置及应变花设置通在现场采用刻槽法对该桥第2跨3中板进行应鞋力释放，测试

8、板底混凝土工作应力。试验过程中交通中断，预应力板梁处在恒载(包括结构自重、桥面铺装及预应力)作用的状态下。测点布置原则为全跨均匀图4试验所得应变释放曲