基于梁格法某变宽连续箱梁桥静动载试验研究

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1、基于梁格法某变宽连续箱梁桥静动载试验研究　　摘要：本文基于梁格理论建立某变宽连续箱梁桥的空间梁格模型，计算分析了该桥在设计活载及试验荷载作用下结构的静动力响应，根据试验结果和检测指标的对比分析，对该梁的承载能力进行综合评估与鉴定。关键词：梁格理论；连续箱梁；试验荷载；承载能力；中图分类号：U446.1文献标识码：ALoadingTestandAnalysisofaVariable-widthContinuousBoxGirderBridgeBasedonGrillageMethodLinBaicheng.et

2、c（DepartmentofCivilEngineering,GuangzhouUniversity,Guangzhou510006,China）Abstract:Basedonbeamgrillagetheory,Thepaperestablishedafiniteelementmodelofcontinousboxgirderbridge,calculatedandanalysedthestaticanddynamicresponseofthebridge.Basedonthecomparisonanda

3、nalysisoftestdataandinspectingindicator,theload-bearingcapacitywasprocessedby7comprehensiveevaluationandappraisal.Keywords：beamgrillagetheory;continuousboxgirder;testload;load-bearingcapacity0引言在公路互通和城市立交中，为适应复杂线形及宽度变化，变宽箱梁桥得到广泛的应用，这种结构常采用现浇预应力混凝土箱梁，箱室逐渐变宽的

4、形式，由于内力分布不均匀，其结构受力分析比一般直线箱梁桥复杂很多。本文利用MIDAS/Civil软件和汉勃利(hambly)梁格理论[1]对一座变宽连续箱梁桥进行结构分析并评价其承载能力。1工况概况全桥总长248.14m，为4×30.5m+4×30.5m的两联八跨预应力混凝土等高度连续箱梁，箱梁采用单箱双室截面形式，梁高1.7m。桥面横向布置为0.5m（防撞栏）+12.25~15.75m（车行道）+0.5m（防撞栏）。下部结构为双柱式或独柱式圆形桥墩，框架桥台，钻孔灌注桩基础。该桥设计活载等级为城—A级汽车荷

5、载，平面布置见图1。图1桥梁平面布置图（单位：cm）2有限元模型分析7汉勃利(hambly)梁格理论其于中性轴一致和刚度等效原则，将桥梁的上部结构用一个等效的梁格来模拟，把每一区域的抗弯和抗扭刚度集中在最邻近的梁格内，纵向刚度集中到纵向构件内，横向刚度集中到横向构件内[2]。由于梁格法容易在有限元软件中实现，且具有足够的精度，因此可以应用于工程计算分析。基于梁格法划分原则，采用MIDAS/Civil软件建立主桥第二联4跨连续梁的空间杆系有限元计算模型，模型共划分为660个节点，1088个空间梁单元，梁格划分形

6、式及有限元模型见图2。本文在模型建立过程中主要考虑了以下几点：（1）纵梁划分在进行箱梁结构的纵梁划分时，纵梁的中性轴应与原结构腹板重合，对于斜腹板的梁格布置，应设置在水平投影长度的中心。基于刚度等效原则，变宽箱梁在梁格划分后，各梁格截面特性总和应与箱梁整体截面的截面特性相吻合，使得等效梁格抗弯、抗扭刚度一致。此外，为了加载方便和准确计算桥型的自振频率，在悬臂端部设置虚拟纵梁，虚拟纵梁没有质量且刚度设置为一个很小的值，仅起到传递荷载的作用。（2）横梁布置7横梁包括刚性梁与虚拟梁[3]。虚拟梁可采用工字形，顶底板

7、各取箱梁上下板厚度，腹板取一很小值。虽然工字形的虚梁能很好地吻合实际结构，但仍需根据桥型结构，计算虚拟梁的刚度和抗扭系数，然后对各虚拟横梁的截面特性值进行调整，以达到对横向联系梁的模拟。对于跨中及墩顶部位的横隔板，采用刚性横梁进行模拟。（3）边界条件边界条件采用与实桥的支座形式一致，支座的模拟采用弹性连接法。在梁底支座实际支承的位置建立节点，并将支座节点向下复制一个支座高度生成支座底部节点，在新建立的梁底节点和支座底部节点间用一般弹性连接模拟（本文盆式支座刚度取1×108kN/m），最后将支座底部节点完全固结

8、[4]。（a）梁格划分（b）梁格有限元模型图2梁格划分形式与有限元模型3荷载试验与结果分析3.1加载效率7本次试验根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》[5]（下文简称《评定规程》）的要求，由荷载效率η来确定试验的最大荷载，η取值在0.95~1.05之间。根据《评定规程》的建议，结合桥型特点、内力计算结果及现场实际情况，选取Z6#~Z8#轴两跨作为加载试验对象。加载方式采用逐级递增加载，共需要5辆重约