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某多跨簡支梁橋承載力檢測分析

發布時間:2020-03-08

【關鍵詞】既有橋梁承載力檢測Midascivil建模
1工程概況
某多跨簡支梁橋建于2003年,結構形式為預制空心板簡支梁橋,設計荷載等級為公路—Ⅰ級。橋長為22.0m,跨徑組合為6.0+10.0+6.0m,橋面總寬為10.6m,橋面橫向布置為1.50m(人行道)+7m(機動車道)+1.50m(人行道),欄桿采用鋼筋混凝土欄桿。
2橋梁上部結構承載能力檢測評定
在結合《公路橋梁承載能力檢測評定規程》(JTG/TJ21-2011)(以下簡稱《檢評規程》)的基礎上,依據現行相關規范對橋梁的上部結構(空心板)進行承載能力檢測評定?!稒z評規程》1.0.4條規定:“在用橋梁應按承載能力極限狀態和正常使用極限狀態兩類極限狀態進行承載能力檢測評定?!薄稒z評規程》7.1.6條規定:“當橋梁結構或構件的承載能力檢算系數評定標度D≥3時,應進行正常使用極限狀態評定計算?!?br /> 本橋跨徑布置為6m+10m+6m,其中6m、10m跨徑空心板均采用C30混凝土。本文為方便檢測說明,以10m跨徑空心板的上部結構承載能力檢測評定。
2.1荷載橫向分布系數
本項目橋梁空心板間橫向連接設計為企口縫榫槽砼連接,因此跨中截面荷載橫向分布系數采用“橋梁博士”中“橫向分布文件”功能的“剛(鉸)接板梁法”計算。支點截面荷載向分布系數采用“杠桿原理法”計算。
注:因橋梁橫向關于橋中心線對稱,故6#、7#、8#、9#、10#梁的荷載橫向分布系數分別與5#、4#、3#、2#、1#梁相同。
在實際計算中,對于主梁各截面的彎矩可以近似地在全橋跨都采用跨中截面荷載橫向分布系數mc來計算;對于主梁剪力,則須考慮從m0到mc的變化,即荷載橫向分布系數沿橋跨變化的影響。
2.2待評定空心板選取
根據跨中截面的荷載橫向分布系數可知,在荷載作用下,中板汽車荷載橫向分布系數大,次邊板人群荷載橫向分布系數大,根據荷載橫向分布系數的計算結果,以及外觀和實體項目檢查結果,按照*不利原則,2-6#(10m中板)進行承載能力評定。
2.3有限元模型說明
采用有限元軟件Midas/Civil2019版建立2-6#空心板的有限元模型,進行恒載計算及活載分析;空心板采用梁單元模擬,2-6#空心板離散為12個單元,13個節點
材料自重均按照26KN/m3進行取值;二期恒載(含橋面鋪裝、人行道、欄桿等)折合為線荷載按3.5KN/m加載;橋梁設計時采用的荷載等級:公路—Ⅰ級,人群荷載(3kN/m);
根據《公路橋涵設計通用規范》(JTGD60-2015)按結構計算基頻計算。
2.4按設計狀態進行結構驗算
考慮到在整體升降溫、溫度梯度、混凝土收縮、徐變影響力及基礎變位影響力作用下,簡支空心板均不產生附加內力。按照《公路橋涵設計通用規范》(JTGD60-2015)4.1.5條規定,所采用的荷載組合為基本組合:
式中,為自重,為汽車荷載,為人群荷載。
2.5斜截面抗剪承載力驗算截面
《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG3362-2018)5.2.8條規定,
在進行受彎構件斜截面抗剪強度驗算時,其驗算位置應按照下列規定:
(1)距支座中心h/2(梁高一半)處的截面;
(2)箍筋數量或間距有改變處的截面;
為了防止梁發生斜壓破壞,《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTGD62-2018)5.2.11條規定:矩形、T形和工字形截面的受彎構件,其截面尺寸應符合下述要求(即規定了構件抗剪承載力的上限):
5.2.12條規定:矩形、T形和I形截面的受彎構件,當符合下式要求時可不進行斜截面抗剪承載力的驗算(規定了抗剪承載力驗算的下限),需按構造要求配置鋼筋。
根據驗算結果可知,各空心板正截面抗彎承載力、斜截面抗剪承載力滿足設計規范要求。

評定二期公路-I級

2.7基于檢測結果進行結構承載能力評定
按照《檢評規程》7.1.3條規定:“配筋混凝土橋梁在計算橋梁結構承載能力極限狀態的抗力效應時,應根據橋梁試驗檢測結果,采用引入承載能力檢算系數Z1或Z2、承載能力惡化系數、截面折減系數和的方法進行修正計算?!?br /> 《檢評規程》7.3.1條規定,配筋混凝土橋梁承載能力極限狀態,應根據橋梁檢測結果按下式進行計算評定:
(1)承載能力檢算系數
根據《檢評規程》7.7.1條規定計算承載能力檢算系數。
檢測指標評定標度權重
缺損狀況10.4
材質強度10.3
自振頻率10.3
承載能力檢算系數評定標度1
承載力檢算系數1.15
(2)承載能力惡化系數
根據《檢評規程》7.7.4條規定計算承載能力惡化系數。
承載能力惡化系數計算表
檢測指標評定標度權重
缺損狀況10.32
鋼筋銹蝕電位10.11
混凝土電阻率50.05
混凝土碳化狀況10.20
鋼筋保護層厚度10.12
氯離子含量10.15
混凝土強度10.16
惡化狀況評定標度1
承載能力惡化系數0.013
(3)混凝土截面折減系數
根據《檢評規程》7.7.5條規定計算混凝土截面折減系數。
混凝土截面折減系數計算表
檢測指標評定標度權重
材料風化10.10
混凝土碳化10.35
物理與化學損傷10.55
截面損傷綜合評定標度1
混凝土截面折減系數1.00
(4)鋼筋截面折減系數
根據《檢評規程》7.7.6條規定計算鋼筋截面折減系數。
鋼筋截面折減系數計算表評定標性狀描述鋼筋的截面修正系數度
1沿鋼筋出現裂縫,寬度小于限值1.00
(5)活載影響修正系數
由于缺乏相關交通量信息,此處將交通量影響修正系數、大噸位車輛混入影響修正系數、軸荷載分布影響修正系數均取為1.00。根據《檢評規程》7.7.7條規定,橋梁的活載影響修正系數為:=1.00。
表2.8空心板分項檢算系數匯總
承載能力檢承載能力惡混凝土截面鋼筋截面折活載影響修空心板編號
算系數化系數折減系數減系數正系數
2-6#空心板1.150.013111
需要說明的是,《檢評規程》7.1.6條規定:“當橋梁結構或構件的承載能力檢算系數
評定標度D≥3時,應進行正常使用極限狀態評定計算?!?br /> 在驗算結果的基礎上,考慮上述的分項檢算系數,將承載能力評定結果歸結于表9.12,
評定結果表明:空心板承載能力滿足要求。
表2.9考慮分項檢算系數后的空心板承載能力評定結果
考慮分項檢算系數
評定項目板號截面

基本組合抗力值n是否滿足、

.結束語本文采用在結合實際檢測的基礎上使用較為通用的有限元計算軟件Midascivil,對既有的多跨簡支梁承載力檢測建模思路、檢測事項及其在軟件中的實現做了詳細介紹,可謂同類型既有橋梁檢測提供參考。根據考慮檢測結果的檢算可知,此橋上部結構基本能夠滿足公路Ⅰ及荷載的承載要求。

參考文獻:
(1)《公路橋梁技術狀況評定標準》(JTG/TH21-2011);
(2)《公路橋梁承載能力檢測評定規程》(JTG/TJ21-2011);
(3)《公路橋涵設計通用規范》(JTGD60-2015)
(4)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG3362-2018)
(5)《公路橋涵地基與基礎設計規范》(JTGD63-2007)
(6)《混凝土結構現場檢測技術標準》(GB/T50784-2013);
(7)《混凝土結構設計規范》(GB50010-2010);

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