基于挠度监测的铰缝损伤定量评估方法

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1、第2期(总第184期)2016年4月中国彳放z存CHINAMUNICIPALENGINEERINGNo．2(SerialNo．184)Apr．2016DOI：10．3969／j．issn．1004—4655．2016．02．020基于挠度监测的铰缝损伤定量评估方法李小年，彭崇梅，孙燕，张香(上海市政养护管理有限公司，上海201103)摘要：结合3D有限元分析、挠度监测、荷载试验，对空心板梁铰缝损伤机理进行研究。提⋯采用铰缝相对位移与空心板挠度的比值作为检测指标，在不巾断交通的情况下完成某桥铰缝损伤的定量评估，最后通过荷

2、载试验验证评估方法的正确性、关键词：空心板；铰缝；损伤；评估；检测指标；挠度监测中图分类号：U445．7文献标志码：A文章编号：1004—4655(2016)02—0060—04装配式空心板梁桥中，各板梁通过现浇的企口混凝土铰缝联结，使各板梁横向连成整体，共同承担桥上车辆荷载，显著减小单根板梁受力。铰缝破损是最常见也是对结构承载能力影响最大的病害。如果铰缝受损甚至横向不能传力，则当车轮作用于某一根板梁时，全部轮重将由该板梁单独承受，形成“单板受力”状态11-8]。“单板受力”状态对桥梁危害性很大且范围广泛，其所承担的荷

3、载往往高出设计荷载时该梁所承担荷载的3倍以上，}n现承载能力不足。除引起梁本身破坏外，“单板受力”还可引起桥面铺装、伸缩装置、桥梁支座等的破坏，甚至出现桥面铺装拱起、破碎、脱落等现象，影响行车安全。在13常检查中，对于铰缝破损主要是基于桥面铺装纵向开裂或铰缝处梁底渗水的目观检查来判断。由于有桥面铺装的遮盖，铰缝的开裂不易直接观察到，至于开裂的程度则更加难以评估，导致这种检测结果具有很大的主观性，难以准确把握铰缝损伤程度及损伤状态下桥梁的实际承载能力。本文提出“基于挠度监测的铰缝损伤评估方法”，在不中断交通的情况下进行低

4、成本且高效的监测，完成铰缝损伤的定量评估，为铰缝维修提供决策依据。收稿日期：2016—03—02第一作者简介：李小年(1983一)，男，博士，主要从事桥梁养护、检测管理工作601有限元模型某桥位于s4高速，其跨径为22131，上部结构形式为装配式空心板梁桥，设计荷载为汽车一超20级。该桥横向由11片空心板梁组成，编号从外侧到内侧分别为1号～11号梁，1号梁与2号梁之间的铰缝编号为l”2铰缝，以此类推。横截面形式如图1所示。／魁3‘‘j1215‘’“’／7勰000苴排渺匍擀学1磐／，4胁；(：西⋯⋯⋯⋯4二5，⋯t～一-

5、一2-3‘0-·一’一．’·一一一7m峰l混凝j：j'卜i■{

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7、9号11()；j1l；／1250／图1桥梁横截面用ANSYS中的SOI=IDl85单元对该桥建立全桥实体模型，单元长度为0．1m，如图2所示。其中空心板混凝土的弹性模量取3．25X104MPa，7cm厚C30钢筋混凝土面层的弹性模量取3．00×104MPa，混凝土重度为25kN／m3；8cm厚沥青混合料面层的弹性模量取1200MPa，混凝土重度为23kN／m3；两侧防撞护栏自重取12kN／m，采用MA

8、SS21单元模拟。板图2有限元模型网格划分中国彳盛工霜李小年·彭崇梅，孙燕，张香：基于挠度监测的铰缝损伤定量评估方法2016年第2期2铰缝相对位移影响线为定量评价板梁桥铰缝损伤程度，对铰缝损伤后的铰缝相对位移进行有限元分析，通过删除铰缝处的实体单元模拟铰缝损伤。首先观察损伤铰缝处相对位移的纵、横向影响线特性。以4”5铰缝作为考察对象，将跨中对称损伤50％，以lkN的单位集中力在桥梁跨中横向移动，得到铰缝相对位移的横向影响线如图3所示。可以看出，铰缝两侧影响线幅值符号相反，。且接近损伤铰缝处的峰值较为明显。这说明，在车辆

9、行驶过程中，车轮越接近损伤铰缝处时，相对位移幅值越明显；若铰缝两侧同时行车或车辆左右车轮分别作用于铰缝两侧时，由于铰缝两侧同时受力变形而使相对位移幅值变小。同时还可看出，荷载作用于1号一4号梁一侧时的峰值要略大于荷载作用于5号一1l号梁一侧的峰值。k、扎}f?jsoo4．OE-6兰2．0Ii一6=：6L～．．k二n一4一二0二4nf*粱f6lc川·拉f，』：／¨，图3铰缝相对位移的横向影响线观察相对位移的纵向影响线特性。取4”5铰缝跨中对称损伤50％及梁端损伤50％2种工况，得到铰缝相对位移的纵向影响线分别如图4、图5

10、所示。可以看出，相对位移测点l均位于铰缝损坏区域中间，其影响线幅值范围与铰缝损坏区域大致相同，影响线峰值位于测点处；相对位移测点2位于铰缝损坏区域与完好区域的交接处，其影响线幅值较小。1心饺§墅ⅢK堕一——。～‘——『‘——一r————■⋯≮-rfj，f#1f¨《-j位移!一0．O，一1．0E-6乏⋯20E6+一3．OE-6-4．