馮金庫

摘 要：目前空心梁板已成為中小型橋梁結構型式的主要選擇，在這一背景下，本文采用基于橫向分布影響線的空心板梁橋橫向整體性檢測方法，通過建立三維數(shù)學模型，模擬集中應力在橋梁橫向移動作用過程，通過分析荷載移動過程中兩側邊板相對位移差值判斷橋梁結構損傷。同時，本文以廣東某小型公路實例橋梁為研究對象，采用本文建立的方法快速對其橋梁整體性能進行了判斷分析。本文采用方法可為提高橋梁整體性能檢測效率、節(jié)約檢測費用提供參考與借鑒。

關鍵詞：空心梁板;數(shù)值模擬;性能檢測;集中應力

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）12-0150-02

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，綜合交通體系不斷完善，公路橋梁建設數(shù)量直線上升。其中，空心梁板橋梁由于造價低廉、施工簡單方便、工期短（可先預制并現(xiàn)場安裝）廣泛應用于低等級農(nóng)村公路橋梁中[1]。據(jù)統(tǒng)計，2017年我國新建橋梁中，采用空心梁板橋梁數(shù)量達到176.2萬座，占新建橋梁總數(shù)的23.6%，數(shù)量十分龐大。由于空心梁板橋梁橫向應力較大，容易產(chǎn)生鉸縫開裂、滲水等不利情況（圖1所示）[2]。因此，針對空心梁板橋梁的建設特性提出相應的快速檢測方法，保障橋梁運營穩(wěn)定，節(jié)約檢測費用，具有十分重要的意義。

1 空心梁板整體性快速檢測方法分析

1.1 檢測方法分析

圖2所示，為細化研究區(qū)域，逐一分解研究對象，沿著橋梁軸向將研究對象分割成對稱的若干虛擬單元，距離步長為d;并按順序進行編號。以分割節(jié)點為受力點，依次在各個分割節(jié)點施加集中荷載，且施加的荷載大小保持一致。通過位移監(jiān)測裝置記錄跨中位移測試截面處鉸縫兩側板梁的位移數(shù)值。

根據(jù)文獻[3]中的研究成果，以及筆者大量實踐經(jīng)驗，在橋梁橫向應力整體性分布良好時，集中應力作用在對稱點（如1點與點）時，兩側邊板處產(chǎn)生的位移值差（即集中應力作用在1點時左側邊板處位移值-即集中應力作用在點時右側邊板處位移值，記為）近似于0。若值與0差距較大（根據(jù)文獻[3]中的研究成果，臨界值為±0.1m），則可認為該對稱點出現(xiàn)鉸縫破壞（位移值值大的點為破壞點）。

1.2 檢測步驟

根據(jù)檢測方法原理，以及部分實踐經(jīng)驗，總結空心梁板整體性快速檢測步驟如：（1）了解待檢測橋梁的實際情況，明確需要檢測的鉸縫所在位置;（2）通過以下原則綜合確定距離步長d;1）能被橋跨長度以及單位時間荷載位移速度整除;2）距離步長越小，計算量越大計算時間越長，因此應綜合考慮計算量以及計算時間;（3）根據(jù)1.1節(jié)步驟添加移動荷載（一般選擇車載），并逐漸由橋跨一端向另一端移動，記錄運動過程中的測量值;（4）根據(jù)1.1節(jié)步驟檢測損傷出現(xiàn)位置以及出現(xiàn)時間。

2 實例工程應用分析

選擇廣東某小型公路實例橋梁進行檢測分析，主橋采用C40混凝土澆筑，橋梁截面布置見圖3所示。

借助ANSYS有限元計算軟件對實例工程進行快速建模，橋梁整體模型見圖4所示，采用0.5m間距劃分節(jié)點，因此實例工程虛擬節(jié)點劃分示意圖見圖5所示。

根據(jù)試驗結果，將荷載移動過程中，兩側邊板相對位移值變化過程見表1與圖6所示。分析可知：

（1）作用點1-4點為完全無損傷區(qū)，當荷載作用在1-4點及其對稱點時，相對位移差值為0。（2）作用點在5點時，相對位移值開始出現(xiàn)微小偏差，因此把4-5點定義為過渡區(qū)。（3）作用點在5-10點時，相對位移值出現(xiàn)明顯變化，且在7點超過臨界閾值（0.01mm），橋梁發(fā)生明顯損傷。（4）作用點在10-11點時，相對位移值又逐漸縮小。離開損傷區(qū)。（5）由于左側邊板相對位移均大于右側邊板，因此可知橋梁損傷區(qū)為5-10點位置（如圖5中橫線標示區(qū)域所示）。

加載過程中橋梁撓度曲線變化見圖7所示，分析可知，在車載加載過程中，橋梁梁底最大撓度值為-15.0mm左右，小于跨中最大容許值（-33.0mm）。同時在加載過后，撓度值能逐漸彈回，但是彈回速度較慢，可見實例工程橋梁中間區(qū)域出現(xiàn)了一定程度損傷，但是現(xiàn)狀還能正常使用，應及時進行維修、加固處理，保證橋梁運營安全。

3 結語

本文在對空心梁板橋梁特性及損傷機理進行分析、總結的基礎上，采用基于橫向分布影響線的空心板梁橋橫向整體性檢測方法，通過建立三維數(shù)學模型，模擬集中應力在橋梁橫向移動作用過程，通過分析荷載移動過程中兩側邊板相對位移差值判斷橋梁結構損傷。最后，本文以廣東某小型公路實例橋梁為研究對象，通過數(shù)值模擬分析，研究了實例結構整體性能，快速判斷出實例工程在5-10節(jié)點存在明顯的結構損傷。本文研究結論可為小型公路橋梁快速檢測提供借鑒與參考，具有十分有效的指導作用。

參考文獻

[1] 余正武.高速公路路基路面病害檢測技術的合理選擇[J].公路，2007（5）：19-23.

[2] 成琛，沈成武，許亮.用鉸接板（梁）法計算有損傷橋梁的橫向分布系數(shù)[J].武漢理工大學學報（交通科學與工程版），2004（2）：229-231，251.

[3] 趙懷志，李強，程珊珊，等.公路技術狀況評定指南[M].北京：人民交通出版社，2008.