陳彬

河南省交通科學(xué)技術(shù)研究院有限公司（450000）

單箱多室連續(xù)梁橋偏載增大系數(shù)分析

陳彬

河南省交通科學(xué)技術(shù)研究院有限公司（450000）

以單箱多室連續(xù)梁橋荷載試驗(yàn)為背景，采用有限元軟件MIDAS/FEA進(jìn)行建模分析，對(duì)比了單箱多室連續(xù)梁橋偏載增大系數(shù)實(shí)測(cè)值、理論值（實(shí)體單元）和經(jīng)驗(yàn)值。經(jīng)分析得出：偏載增大系數(shù)實(shí)測(cè)值大于理論計(jì)算值和經(jīng)驗(yàn)值；實(shí)體單元計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值較接近，采用經(jīng)驗(yàn)值不安全。

單箱多室連續(xù)梁橋；偏載增大系數(shù)；實(shí)體單元；經(jīng)驗(yàn)值

單箱多室連續(xù)梁橋整體性好，抗扭剛度大[1]，在城市橋梁及公路橋梁中廣泛采用。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)于偏載增大系數(shù)的取值進(jìn)行了研究，提出偏載系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值[2]，偏載系數(shù)ξ=1.15；提出采用偏心壓力法及修正的偏心壓力法計(jì)算偏載增大系數(shù)。這里將以某橋?yàn)槔?，通過(guò)實(shí)體單元分析并結(jié)合該橋荷載試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果，對(duì)單箱多室連續(xù)梁橋偏載增大系數(shù)進(jìn)行分析。

1 工程概況

這里以某單箱多室連續(xù)梁橋?yàn)楸尘?，跨徑組合為（18+5×24+5×30+5×24+18）m，橋梁全長(zhǎng)431 m，全橋共設(shè)置一聯(lián)。橋梁上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土箱型連續(xù)梁,箱梁為單箱三室截面，頂板寬17.5 m，底板寬11.7 m，橋梁中心線處梁高1.13 m，頂板設(shè)置雙向橫坡,跨中截面頂、底板厚0.2 m,腹板厚0.5 m，主梁采用C50混凝土；下部結(jié)構(gòu)為雙柱式墩、臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)荷載為汽車(chē)—超20級(jí)。

2 荷載試驗(yàn)方案

根據(jù)橋梁特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選取24 m跨徑中第15跨跨中（A-A截面）、30 m跨徑中第11跨跨中（B-B截面）最大正彎矩截面進(jìn)行荷載試驗(yàn)。采用有限元軟件MIDAS/Civil計(jì)算測(cè)試截面內(nèi)力，確定采用4輛45 t載重車(chē)（三軸）?？刂平孛娴募虞d效率如表1所示，加載車(chē)布置如圖1所示。

荷載效率符合《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》（JTG/T J21-2011）中規(guī)定的1.05≥η≥0.95的規(guī)定，保證了試驗(yàn)的有效性。

3 偏載系數(shù)計(jì)算

3.1 理論計(jì)算模型

采用有限元軟件MIDAS/FEA建立該橋?qū)嶓w單元模型,實(shí)體單元模型共36 615個(gè)節(jié)點(diǎn)，120 839個(gè)單元。實(shí)體單元模型如圖2所示。

3.2 偏載增大系數(shù)實(shí)測(cè)值

荷載試驗(yàn)中位移數(shù)據(jù)采集采用量程為50 mm的HY65數(shù)碼位移傳感器，最小讀數(shù)0.001 mm。撓度測(cè)點(diǎn)布置。撓度測(cè)點(diǎn)共5個(gè)，在底板等間距布置。

表1 控制截面的加載效率

圖1 偏載工況加載布置圖

圖2 實(shí)體單元模型加載車(chē)布置

表2 偏載增大系數(shù)對(duì)比表

從表2中的數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)體單元計(jì)算的偏載增大系數(shù)與實(shí)測(cè)偏載增大系數(shù)較接近，偏差值為8.3%、10.2%，而經(jīng)驗(yàn)值與實(shí)測(cè)值、理論計(jì)算值相差較大，偏差值為26.2%、21.2%。

4 結(jié)論

這里以實(shí)橋荷載試驗(yàn)為背景，采用有限元軟件建立該橋的實(shí)體單元模型，對(duì)比了偏載增大系數(shù)實(shí)測(cè)值、理論計(jì)算值和經(jīng)驗(yàn)值，針對(duì)本例中的單箱多室寬箱梁，偏載增大系數(shù)取經(jīng)驗(yàn)值1.15是不安全的。因此在單箱多室寬箱梁橋的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合實(shí)體單元的分析結(jié)果，對(duì)偏載增大系數(shù)進(jìn)行合理取值。

[1]姚玲森.橋梁工程[M].北京：人民交通出版社,1985.

[2]程翔云.橋梁理論計(jì)算[M].北京：人民交通出版社,1990.

[3]王勇,劉永健,唐小方.混凝土連續(xù)箱梁偏載系數(shù)簡(jiǎn)化算法研究[J].長(zhǎng)沙交通學(xué)院學(xué)報(bào),2006,22(3)：35-39.