基于刚度识别桥梁承载能力评定方法探究

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1、基于刚度识别桥梁承载能力评定方法探究　　摘要：针对大跨径连续箱梁存在开裂问题，基于荷载试验识别箱梁的实际抗弯刚度，为桥梁的下挠、承载能力评定提供参考方法。关键词：连续箱梁、开裂、刚度识别、承载能力评定中图分类号：C35文献标识码：A一、前言九江大桥是佛开高速公路上的一座特大型桥梁，主跨跨径组合为(50+100+160+160+100+50)m变截面预应力连续箱梁。前期检查主要病害情况为部分节段箱梁腹板出现竖向和斜向裂缝，顶板出现纵向裂缝，梁体局部混凝土剥落露筋。针对以上病害情况，在日常养护过程中进行了相应的维修加固，主要维修措施如下：1）对梁体裂缝予以封闭修补；2）部分节段顶

2、板和腹板粘贴钢板；3）部分节段顶板粘贴碳纤维布；4）局部破损露筋部位进行修补。根据连续梁和连续刚构桥受力特点及既有同类桥梁的病害特征，选择结构主要控制截面进行静载试验，了解测试截面在试验荷载下的应变分布及变形，同时针对结构病害进行专项测试，评定结构的工作状态和承载能力。10在测试桥梁竖向位移影响线的基础上，采用刚度识别的确定桥梁实际刚度情况，按照桥梁实际状态进行建模分析计算，判断梁体结构实际承载能力能否满足设计要求，对结构目前工作状态进行综合评估。二、静载试验本次选取原左幅桥（开平至佛山方向）为试验桥跨，主要测试内容如下：1）承载能力测试。主要测试截面为边跨最大正弯矩截面（A

3、截面）、墩顶最大负弯矩截面（B截面）和中跨最大正弯矩截面（C、D截面）。2）针对病害的专项测试E、F截面，专项测试主要针对腹板斜裂缝进行。3）刚度识别。主要通过截面影响线测试结果模拟计算结构的实际刚度分布情况。图1承载能力测试截面布置图连续梁静载试验结果显示：1）除绝对值较小点外，各截面应变和挠度卸载相对残余均小于20%，满足《评定规程》要求。2）各测试截面应变和挠度校验系数见表1所示，各参数指标均满足《评定规程》要求。3）斜裂缝测试结果显示，在最大级试验荷载作用下，裂缝最大扩展106×150mm＝0.016mm，裂缝扩展不大，且卸载后裂缝宽度能恢复到加载前状态。表1测试截面

4、应变和挠度校验系数列表10截面校验系数A截面B截面C截面D截面应变0.5970.6500.690/挠度0.526/0.5690.538注：A截面为100m跨最大正弯矩截面，C、D截面为160m跨中截面，B截面为墩顶负弯矩截面。三、刚度识别本次试验测试了结构影响线，主要是在主桥（50+100+160+160+100+50）连续梁的不同位置施加车辆荷载（3辆35T加载重车），测得主梁不同位置的竖向位移，通过不断修改有限元模型中的主梁抗弯刚度，使模型节点位移计算值逼近实测值，通过测得的竖向位移反算箱梁的实际抗弯刚度。主桥连续梁全桥共38个加载点，其中50m跨3个(4分点)、100m

5、跨7个(八分点)、160m跨9个(十分点)。在对箱梁实际抗弯刚度模拟中，根据加载点位置将箱梁分成45个节段，在实际操作中将每段的EI作为整体进行修正，即每个梁段范围内截面刚度修正系数相同。加载点位置及梁段编号图2。10图2加载点及梁段编号示意图当车辆加载于中跨（100m和160m跨）跨中附近时，主梁的竖向位移相对较大，刚度识别主要采用这些数据。按照设计图纸建立结构有限元模型，计算试验车辆荷载作用下的位移理论值，通过调整各梁段的抗弯刚度修正系数，使得有限元模型的计算结果尽量逼近上述所选择的实测值，通过不断模拟修正，有限元44个梁段的抗弯刚度修正值如表2所示，抗弯刚度修正前后理论

6、值与实测值情况见表3。表2主梁梁段抗弯刚度修正系数梁段号修正系数梁段号修正系数梁段号修正系数梁段号修正系数1#1.512#1.3823#1.3634#1.472#1.5213#1.1524#1.4235#1.523#1.4414#1.225#1.4536#1.514#1.1515#1.2326#1.3937#1.55#1.2716#1.2527#1.5138#1.446#1.4317#1.3128#1.5539#1.57#1.3218#1.2729#1.4240#1.338#1.5519#1.230#1.541#1.32109#1.4620#1.3431#1.3742#1.3

7、910#1.4221#1.2132#1.343#1.5211#1.2522#1.233#1.3544#1.57表3抗弯刚度修正前后理论值与实测值对比表轮位测点实测值修正前修正后计算值与实测比值计算值与实测比值5#6-9.1-11.51.26-8.60.955#7-6.8-10.31.51-7.61.125#8-5.5-7.81.42-5.71.046#6-11.2-14.71.31-10.80.966#7-10.2-13.91.36-10.21.006#8-7.6-10.71.41-7.81.037#6