中小跨径混凝土T梁桥活载响应规律研究

黑龙江交通科技

ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧＪＩＡＯＴＯＮＧＫＥＪＩ

Ｎｏ．９，２０１８

（ＳｕｍＮｏ．２９５）

中小跨径混凝土Ｔ梁桥活载响应规律研究

贾路斌，贺忠山，陈　飞

（贵州交咨工程检测有限公司，贵州贵阳　５５００００）

摘　要：我国在役的中小跨径混凝土简支Ｔ梁桥数量众多，通过对常见跨径、典型桥宽及设计荷载的中小跨径混凝土Ｔ梁桥并为位移恒活载响应规律的分析，活载效应显著大于恒载效应，从活载对中小跨径混凝土简支Ｔ梁桥的影响规律展开分析，及应力检测传感器的布置提供建议。

关键词：混凝土简支Ｔ梁桥；活载效应；跨中位移；应力

中图分类号：Ｕ４４２　　　文献标识码：Ｃ　　　文章编号：１００８－３３８３（２０１８）０９－０１３７－０１

表２　活载引起３０ｍＴ的竖向变形

活载值位置Ｌ／８Ｌ／４Ｌ／２０４规范１５规范１　概　述

我国在役的中小跨径混凝土简支Ｔ梁桥数量

众多，对于中小跨径简支梁桥，活载效应占荷载总效应的比例在３０％～６０％之间。选择典型中小跨径混凝土梁桥建立结构有限元模型，通过对中小跨径梁桥影响因素较大的活载响应进行分析，得到中小跨径混凝土梁桥活载响应规律、并为位移及应力检测传感器的布置提供建议。２　活载引起的结构变形及应力

中小跨径混凝土简支Ｔ梁桥活载占荷载总量的比例较大，分别依据《公路桥涵设计通用规范》（ＪＴＧＤ６０－２００４）和《公路桥涵设计通用规范》（ＪＴＧＤ６０－２０１５）两种桥涵通用规范（下文简称０４规范和１５规范）公路－Ｉ级荷载作用分析简支Ｔ梁桥的变形及应力。

０４规范和１５规范关于车道荷载中集中荷载的规定不同，本节依据两种规范按照标准组合、频遇组合、准永久组合取活载系数１．０、０．７、０．４，及考虑冲击系数μ计算不同情况下的活载位移和应力，并沿桥梁跨绘制相应变形和应力曲线。２．１　活载引起的Ｔ梁变形

顺桥向不同位置活载引起的变形见表１～表４，不同跨径Ｔ梁取Ｌ／８、Ｌ／４、Ｌ／２三个截面，计算各截面处的竖向变形量。

表１　活载引起２０ｍＴ梁的竖向变形

活载值位置Ｌ／８Ｌ／４Ｌ／２０４规范１５规范／ｍｍ

１．０活载０．４活载０．７０活载１．２６活载１．０活载０．４活载０．７０活载１．２６活载３．７８７．１９１０．５３１．５１２．８８４．２１２．６５５．０３７．３７４．７７９．０６１３．２７４．１４７．８９１１．５３１．６６３．１５４．６２２．９０５．５２８．０９５．２２９．９３１４．５５表３　活载引起４０ｍＴ梁的竖向变形ｍｍ

活载值位置Ｌ／８Ｌ／４Ｌ／２０４规范１５规范／ｍｍ

１．０活载０．４活载０．７０活载１．２６活载１．０活载０．４活载０．７０活载１．２６活载４．８３９．７０１３．２５１．９３３．８８５．３０３．３８６．７９９．２８５．８２１１．６９１５．９７５．４７１０．９９１５．０１２．１９４．４０６．００３．８３７．６９１０．５１６．５９１３．２４９１８．０　　由分析知，２０ｍ、３０ｍ、４０ｍ跨径Ｔ梁在活载作用

下，竖向变形的最大值出现在跨中，因此中小跨径混凝土梁桥挠度监测时，挠度传感器首先应布置在跨中处，对比三种跨径简支Ｔ梁在活载作用下Ｌ／２和Ｌ／４处的竖向变形可知，３０ｍ、４０ｍＴ梁Ｌ／４处的最大变形量均大于２０ｍＴ梁跨中处变形值，因此较小跨度的Ｔ梁从经济和监测数据准确性来说，一般在跨中位置布置挠度传感器即可，较大跨径Ｔ梁除应布置在跨中处，可以在Ｌ／４处布置挠度传感器。２．２　活载引起的Ｔ梁应力

本节分别计算０４和１５规范下活载引起的Ｔ梁应力。　表４　０４（１５）规范汽车荷载引起２０ｍＴ梁的应力　／ＭＰａ

位置／ｍ活载作用上缘压应力／ＭＰａ１１．３４９０．７０．４１活载作用下缘拉应力／ＭＰａ１．３４９０．７０．４／ｍｍ

１．０活载１．３４９活载０．７０活载０．４０活载１．０活载１．３４９活载０．７０活载０．４０活载１．７８３．７４５．５５２．４０５．０４７．４８１．２５２．６２３．８８０．７１１．５２．２２２．１０４．３９６．５３２．８３５．９３８．８０１．４７３．０８４．５７０．８４１．７６２．６１（１．２３）１．１３（１．６６）０．５９（０．８６）０．３４（０．４９）１．５６（２．４２）２．１（３．２６）１．０９（１．６９）０．６２（０．９７）Ｌ／８０．８４Ｌ／４１．８８（２．２０）２．５４（２．９７）１．３２（１．５４）０．７５（０．８８）３．８３（４．５３）５．１７（６．１１）２．６８（３．１７）１．５３（１．８１）Ｌ／２２．５７（３．０１）３．４７（４．０６）１．８（２．１１）１．０３（１．２０）５．２１（６．１６）７．０３（８．３１）３．６５（４．３１）２．０８（２．４６）（下转第１３９页）

收稿日期：２０１７－００－００

作者简介：贾路斌（１９８８－），男，河南洛阳人，助理工程师，研究方向：桥梁监测、监测。

·１３７·

第９期赵　志：高速公路桥梁病害分析及加固处治总第２９５期

强度，实现桥梁钢筋混凝土结构加固补强之目的。

表１　碳纤维加固纤维复合材料性能参数

性能项目纤维类别抗拉强度／ＭＰａ布材Ⅰ级Ⅱ级Ⅰ级Ⅱ级弹性模量／ＭＰａ伸长率／％．８≥１．５≥１．８≥１．５≥１．５≥２．１≥２弯曲强度／ＭＰａ５０≥７５０≥６００≥６００≥６００≥６５０≥５．５≥２纤维复合材料粘结强度／ＭＰａ层间剪切强度／ＭＰａ０≥５５≥４５≥３０≥５５≥４０≥３００≥２．５×１０５≥３５００≥２．２×１０５≥３０００≥１．８×１０５≥２５００≥１．５×１０５≥２０碳纤维板材高强）≥２３００≥１．１×１０５玻璃Ｓ型（纤维Ｅ型（无碱）≥１６００≥７．３×１０５生的桥梁病害，采用优质混凝土修补材料加以修

Ｋ聚合物砂浆其活性分子结构能与水补，常用的Ｔ２＋３＋２＋

泥中的Ｃａ、Ａｌ和Ｆｅ等离子发生置换，能大大改善和优化聚合物的组织结构与内部应力，提升其对变形应力的承受程度，有效防止微隙的产生。主梁与挂梁加固是在原铺装层内加装纵向受拉钢筋，采用浇筑钢纤维混凝土进行负弯矩区域桥梁铺装，使之与梁顶翼缘板形成牢固整体，具备更强的抗拉效果。主拱圈加固主要针对受力较大、受荷载冲击裂缝增多的主拱圈薄弱构件，通过加大其横梁截面尺寸，将拱顶横梁改为横向各班，增加受力面积，提高承载力。３　结　论

随着经济发展水平的提高和车辆数量的增加，对桥梁工程使用频率和强度荷载增加，再加上其他因素的综合作用，桥梁结构显现出各种病害，为此必须采取恰当措施进行加固处理，文章中对包括外加预应力、碳纤维加固和黏贴钢板加固等的结构性加固措施以及非结构性加固措施的作用原理和优缺点等加以探讨，从而提高桥梁质量和使用寿命。

参考文献：［１］　房文峰．桥梁病害及其加固维修［Ｊ］．技术与市场，

２０１６，２３（２）：６２－６３．［２］　杨予，潘金龙．桥梁病害加固施工技术与案例分析

［Ｊ］．特种结构，２０１４，３１（５）：９０－９３＋１１４．［３］　邓鸣，张建仁，王蕊，闫燕红，戴理朝，王磊．ＵＨＰＣ铺装

加固斜拉桥正交异性钢桥面板［Ｊ］．长安大学学报（自然科学版），２０１８，３８（１）：６７－７４．

　　（３）黏贴钢板加固

将钢板用双组环氧树脂粘结剂与锚栓黏贴在桥梁结构受拉面及其与受力与薄弱位置，达到锚固作用，从而形成混凝土、粘接剂和钢板有机牵引的系统，有效提升桥梁结构承载力。该加固技术施工便捷、工艺成熟可靠、短期效果优良、对桥梁结构整体尺寸并无过大改变，对原有结构破坏甚微，常用于桥梁加固领域。所以高速公路的桥梁钢筋混凝土结构出现变形裂缝等病害时，可以采用黏贴钢板加固构件外部结构的措施，提升承载力。该措施在运用过程中尤其要注意不够平整且钢板和混凝土粘结面积少的桥梁结构，必须着重处理和增强钢板对混凝土的粘结强度。２．２　非结构性加固措施

非结构性加固措施主要包括桥面铺装加固、主梁与挂梁加固、伸缩缝维修及主拱圈加固等。桥面铺装加固主要用于混凝土性能较差、质量不良而产（上接第１３７页）　表５　０４（１５）规范汽车荷载引起３０ｍＴ梁的应力　／ＭＰａ

位置／ｍ活载作用上缘压应力／ＭＰａ１１．２６００．７０．４１活载作用下缘拉应力／ＭＰａ１．２６００．７０．４可以考虑在Ｌ／４截面处布置传感器。度的Ｔ梁，３　结　论

通过对活载响应的计算分析，结合中小跨径简

支梁桥荷载响应特点及经济适用性，提出了中小桥安全监测参数的选取及测点布置原则。活载作用下，应力变化的绝对值较大，活载作用下挠度的绝对变化值较小，因此对于根据活载响应特点对于应力（应变）传感器测点的布置，除应在跨中布置外，对于跨度较大的中小桥，条件许可时，可以选择在Ｌ／４截面、３Ｌ／４截面布置。而对于挠度监测，由计算可知，活载作用下挠度的绝对变化值较小，挠度测点布置一般在跨中截面布置即可。

参考文献：［１］　李祥辉．中、小跨径预应力混凝土桥梁健康监测技术

研究［Ｄ］．吉林大学，２０１１，２０１２（Ｓ１）：１１１．［２］　王帅，田磊，李捷，等．中小跨径桥梁结构挠度监测技

术试验研究［Ｊ］．青岛理工大学学报，２０１４，３５（４）：４０－４５．［３］　中华人民共和国交通运输部．公路桥涵设计通用规范

（ＪＴＧＤ６０－２００４）［Ｓ］．北京：人民交通出版社，２００４．

Ｌ／８１．４０（１．５２）１．７６（１．９２）０．９８（１．０６）０．５６（０．６１）２．４４（２．６６）３．０７（３．３５）１．７１（１．８６）０．９８（１．０６）Ｌ／４２．２６（２．６６）２．８５（３．３５）１．５８（１．８６）０．９０（１．０６）４．０３（４．７２）５．０８（５．９５）２．８２（３．３０）１．６１（１．８９）Ｌ／２３．０７（３．１７）３．８７（３．９９）２．１５（２．２２）１．２３（１．２７）５．４５（６．３５）６．８７（８．００）３．８２（４．４５）２．１８（２．５４）　表６　０４（１５）规范汽车荷载引起４０米Ｔ梁的应力　／ＭＰａ

位置／ｍ活载作用上缘压应力／ＭＰａ１１．３４９０．７０．４１活载作用下缘拉应力／ＭＰａ１．３４９０．７０．４（１．５３）１．７１（１．８５）０．９９（１．０７）０．５７（０．６１）２．００（２．１６）２．４１（２．６０）１．４０（１．５１）０．８０（０．８６）Ｌ／８１．４２Ｌ／４２．５２（２．８６）３．０４（３．４５）１．７６（２．０１）１．０１（１．１４）４．０１（４．１４）４．８３（４．９９）２．８１（２．９０）１．６０（１．６６）Ｌ／２３．４２（３．８８）４．１２（４．６８）２．３９（２．７２）１．３７（１．５５）４．６３（５．２５）５．５８（６．３４）３．２４（４．４４）１．８５（２．１０）　　通过分析，活载引起简支Ｔ梁的应力，上缘产

生压应力，下缘产生拉应力，且上下缘产生的应力均为跨中处最大。考虑冲击作用时，分析可知，活载产生的应力绝对变化值较大，最大值出现在跨中处。因此通过活载作用下响应值的计算对应力监测传感器的布置进行指导，一般将传感器布置在活载响应最大值处，即跨中截面，对于３０ｍ、４０ｍ跨

·１３９·