基于损伤退化模型的梁桥加固效果计算分析

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1、基于损伤退化模型的梁桥加固效果计算分析【摘要】以广东北江大桥为例，在对原桥模型检算的基础上，根据箱梁腹板内、外侧分别出现多条斜向裂缝的病害状况，对其进行了损伤模拟计算，并根据计算结果，采用包络设计的原则，提出了相应的加固措施。针对加固模型，对其进行了加固效果计算分析，计算结果表明：加固后箱梁抗剪承载能力有了较大幅度的提高，加固效果良好。　　【关键词】损伤模拟；加固效果；分析　　0前言　　目前，我国公路交通运输快速发展，桥梁的承载能力和通过的超限、超载的车辆荷载之矛盾日益凸显，很多桥梁出现病害，危桥逐年增多，承载能力明显下降。为了确保行车安全，对既有桥梁进行维修、加固和改造显得尤为重

2、要。桥梁加固的效果取决于对加固设计基准的准确把握，即对于损伤模型的准确模拟。如果损伤模型与实际结构有较大偏差，设计的加固方案很难取得良好的加固效果。因此，加固模型的准确模拟对于加固效果分析是至关重要的。　　1工程概况　　北江大桥位于广东省韶关境内，主桥为40+2×70+40m预应力混凝土连续刚构箱梁，桥面全宽26.0m，下部构造为薄壁墩、桩基础。桥梁设计荷载为汽超—20级，挂—120。主桥布置图见图1.1。　　在对该桥的定期检查中发现，主桥两70m跨径箱梁两侧腹板在箱室内外均出现多条斜向裂缝，裂缝呈45度开展，裂缝沿纵详见表2.1。　　结论：承载能力极限状态：三种荷载组合作用下，主

3、梁截面抗剪承载能力安全储备较小，应进行结构补强。　　3病害成因分析　　引起主梁斜向开裂的原因有以下几点：　　①竖向预应力损失　　从大量工程实例中发现，竖向预应力钢筋一般施工困难，施工质量不理想，甚至失效。腹板竖筋有效预应力大小直接影响到腹板主拉应力。在跨中部位预应力束几乎直线形布置的情况下竖向预应力的损失造成的后果尤为明显。　　②偏心荷载引起畸变应力　　箱形截面梁在横向是一个复杂的空间受力体系，在偏心荷载作用下箱梁畸变应力过大也是导致腹板斜裂的一个原因。　　③超载导致结构破坏　　该桥交通量大，重型交通车辆多等特点导致结构受力远远超过原设计荷载。　　④箱梁恒载过大　　规范的修正温度梯

4、度模式。不计竖向预应力。　　包络设计下限：取结构损伤模型为计算模型，计算参数按原设计取值，考虑参考04规范的修正温度梯度模式。不计竖向预应力。　　5.3加固措施　　5.3.1主梁内腹板粘贴钢板　　在箱梁内腹板抗剪受力区采用斜向跨缝粘贴钢板的方式进行加固，以加强腹板抗剪承载能力。　　5.3.2主梁外腹板粘贴碳纤维布　　在箱梁外腹板抗剪受力区（出现裂缝范围内）采用斜向跨缝粘贴碳纤维的方式进行加固，以加强腹板抗剪承载能力。　　6加固效果分析　　加固模拟：取原桥损伤模型为计算模型，充分考虑粘贴钢板、碳纤维布的抗剪作用。　　6.1加固模型计算结果　　控制截面处荷载组合效应与结构抗力对比值相见

5、表6.1。　　6.2加固效果分析　　加固前后结构控制截面处荷载组合效应与结构抗力对比值相见表6.2。　　结论：从上表可以看出，加固后箱梁抗剪承载能力有了较大幅度的提高，加固效果良好，抗剪安全系数提高了30%~50%。　　7结语　　旧桥加固已是我国桥梁工程界不可回避的课题之一。本文以某连续刚构箱梁为例，给出了一种基于损伤模拟的桥梁加固计算方法。通过对原桥梁结构的检算，正确认识桥梁现状，分析病害成因；根据病害状况，在原桥检算的基础上，对其进行损伤模拟，正确把握加固设计的基准；通过对加固模型的计算，对加固效果进行分析评价。