混凝土強(qiáng)度對拼寬T梁橋時變可靠度的影響

王春芳

（江西建院工程檢測有限公司，江西 南昌 330000）

1 引言

計(jì)算拼寬T梁橋結(jié)構(gòu)可靠度，可以應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)法擬合功能對拼寬T梁橋響應(yīng)面進(jìn)行測量，通過YP神經(jīng)函數(shù)可以得到，混凝土強(qiáng)度對拼寬T梁橋的連接可靠度有很大影響，這引起了相關(guān)學(xué)者的廣泛關(guān)注。已知混凝土強(qiáng)度可對規(guī)范設(shè)計(jì)值存在時變預(yù)測。因此，通過附加內(nèi)力調(diào)整新舊橋之間拼接方向。針對施工設(shè)備在結(jié)構(gòu)中的受力狀況，對拼寬T梁橋時變進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力分析。由最優(yōu)分類面進(jìn)行樣本點(diǎn)線性研究，并結(jié)合非線性原始樣本空間，解決沉降因素影響下的拼寬T梁橋時變受力方向。參考鋼筋混凝土梁和拼寬T梁橋時變功能函數(shù)進(jìn)行設(shè)定。利用規(guī)范公式求解結(jié)構(gòu)抗力R，通過其荷載效果計(jì)算拼寬橋的成本，并根據(jù)舊橋的承載能力計(jì)算舊橋加寬后的可靠度。

2 工程概況

某高速公路擴(kuò)建工程的大橋側(cè)引橋?yàn)門梁橋結(jié)構(gòu)，對拼寬T梁橋預(yù)應(yīng)力連續(xù)T型拼寬梁橋全橋長進(jìn)行測量。經(jīng)過測量得到橋長為338m，擴(kuò)建兩側(cè)拼寬T梁橋，將雙向四車道改并為該拼寬橋，從全橋長中選擇一段4m×30m的斷截面作為研究對象（見圖1），將該橋梁的橫截面進(jìn)行拓寬，雙向八車道單側(cè)截面進(jìn)行改短。

圖1 拼寬T梁橋截面的平面布置

針對該拼寬T梁橋的截面布置進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析可知，混凝土是該橋梁的新舊梁結(jié)構(gòu)材料，通過連接T梁拼寬，將新舊橋梁進(jìn)行拼接后得到T型截面結(jié)構(gòu)。

3 資料與方法

3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

采集拼寬T梁橋時變數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)數(shù)量相同的隔板新舊橋之間橫隔板間隔大小和拼寬T梁橋的時變特征（見表1）。

分析表1中的數(shù)據(jù)可知，拼寬T梁橋的7片橫隔板設(shè)計(jì)等級在拼寬后變異系數(shù)有所下降。計(jì)算拼寬荷載等級，測量拓寬拼寬T梁橋的承載能力，通過檢驗(yàn)拼寬裂縫，設(shè)計(jì)拼寬T梁橋適合的加固方法，并分析混凝土徐變對拼寬T梁橋的可靠度。

表1 拼寬T梁橋時變特征統(tǒng)計(jì)

3.2 測量T梁橋時變荷載

分析拼寬T梁橋時變，利用荷載豎向作用測量中小跨徑梁橋，將拼寬T梁橋的主梁作為主承重結(jié)構(gòu)，當(dāng)截面受力發(fā)生形變時，其主梁跨中截面彎曲度為正彎矩控制。選擇左跨進(jìn)行拼寬T梁橋截面正彎矩控制可靠性計(jì)算。規(guī)范制定結(jié)構(gòu)綜合抗力R，將預(yù)應(yīng)力T梁抗彎作為承載平臺，基于混凝土強(qiáng)度分析，設(shè)定荷載效應(yīng)的隱式函數(shù)。通過測量完成梁澆注后的預(yù)應(yīng)力荷載值和徐變系數(shù)，計(jì)算得到預(yù)應(yīng)力荷載值。利用該荷載終極值，計(jì)算新橋中梁張拉完成度，通過荷載值完成度百分比曲線計(jì)算拼寬后18d內(nèi)的徐變系數(shù)，完成T梁橋荷載值的測量。

3.3 測量拼寬T梁橋縱向位移

利用混凝土徐變系數(shù)，測量拼寬T梁橋的縱向位移。當(dāng)徐變引起的撓度和上拱值趨于穩(wěn)定后，其初始變形量會超過2倍，利用預(yù)應(yīng)力橋梁施工測量混凝土徐變系數(shù)，監(jiān)測90d后的T梁預(yù)應(yīng)力。在施工梁橋的拓寬截面計(jì)算剛度劣化的舊橋橫隔板間距，利用邊梁受力結(jié)構(gòu)計(jì)算拼寬T梁橋縱向位移。在截面結(jié)構(gòu)附近測量拼接結(jié)構(gòu)應(yīng)力，測量剛度劣化間距，計(jì)算拼寬T梁橋結(jié)構(gòu)中拼接處受力力矩，通過受力情況構(gòu)建附近新梁及新邊梁結(jié)構(gòu)，并利用拼寬T梁橋沉降施工結(jié)構(gòu)對比剛度劣化組合結(jié)構(gòu)，測量該結(jié)構(gòu)所承受的最大彎矩值。根據(jù)拼寬T梁橋的服役期，進(jìn)行實(shí)橋荷載，判斷其橫向連接剛度類型。確定拼寬T梁橋除中支點(diǎn)外其他點(diǎn)的具體位置。通過橫向剛度測量，得到該拼寬T梁橋縱向位移。

3.4 測量拼寬T梁橋上拱值時變

發(fā)生拼寬T梁橋時變后，根據(jù)拼寬T梁橋設(shè)計(jì)階段的截面荷載，測量長期服役的橋面剛度。調(diào)整收縮徐變的結(jié)構(gòu)，利用存量收縮徐變計(jì)算主梁線性變化趨勢，忽略新舊梁運(yùn)營時間因素，繪制拼寬后的橋梁線形，測量新舊梁縱、橫、豎向變形值，補(bǔ)充不同存梁期的拼寬后運(yùn)行年限變化規(guī)律。利用不同拼裝方式，測量存梁期內(nèi)預(yù)制梁下梁片，通過最大上拱值分析混凝土收縮徐變系數(shù)?？刂屏浩钠磳扵梁橋，上撓作用減少收縮徐變，提前拼裝預(yù)置梁片，得到混凝土徐變的拼寬T梁橋上拱橋值時變，從中選擇十組拼寬T梁橋數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

4.1 拼寬后T梁橋時變荷載

通過分析混凝土徐變的拼寬T梁橋存梁期可靠度，得到混凝土強(qiáng)度對拼寬后的T梁橋時變荷載效應(yīng)隱式擬合效果（見表2）。

表2 混凝土強(qiáng)度對拼寬后T梁橋時變荷載

由表2可知，經(jīng)測量該拼寬T梁橋荷載計(jì)算值在10 300.9～ 19 699.9kg/m3之間，預(yù)測值在10 258.9～ 18 982.7kg/m3之間。由此可知，在完成舊橋收縮徐變后，拼寬T梁橋縱向伸縮的位移滿足預(yù)測差值最大的約束范圍。

4.2 混凝土收縮徐變的拼寬T梁橋上拱值時變

通過分析混凝土徐變的拼寬T梁橋存梁期可靠度，得到混凝土收縮徐變的拼寬T梁橋上拱橋值時變，如表3所示。

由表3可知，隨著混凝土收縮徐變，拼寬T梁橋上拱測量值在18.3～ 20.0mm之間，預(yù)測值在18.0～ 19.9mm之間。由此可知，混凝土收縮形變的發(fā)生在一定程度上也對拼寬T梁橋的上拱值產(chǎn)生了影響。通過分析拼寬T梁橋的上拱值及拓寬橋梁發(fā)生橫向彎曲的情況，得知混凝土徐變收縮不同步，使得上拱值的變化呈現(xiàn)出回落趨勢，并在20.0mm處達(dá)到峰值。在完成T梁橋橫向位移值時，其上拱值也達(dá)到一定峰值，并在拼寬T梁橋拼接完成后，上拱值變化開始回落，其拱值變化逐漸趨近于0。

表3 混凝土收縮徐變的拼寬T梁橋上拱橋值時變

4.3 混凝土強(qiáng)度徐變引起的T梁橋縱向位移

通過分析混凝土徐變的拼寬T梁橋存梁期可靠度，得到混凝土強(qiáng)度徐變引起的T梁橋縱向位移（見表4）。

表4 混凝土強(qiáng)度徐變引起的T梁橋縱向位移

由表4可知，測量值在0.12～ 0.19mm之間，預(yù)測值在0.10～ 0.19mm之間。由此可知，拼寬T梁橋在混凝土強(qiáng)度徐變的作用下向縱向發(fā)生位移時，其拼接新舊橋梁的徐變差值可以通過預(yù)測進(jìn)行補(bǔ)充。從而在橋梁位移發(fā)生前，對該拼寬T梁橋進(jìn)行加固，避免縱向位移產(chǎn)生拼寬T梁橋安全事故。并確定相對位移在T梁軸線上的收縮方向，針對收縮值進(jìn)行反向收縮的測量。

5 結(jié)語

本文主要研究了混凝土強(qiáng)度對拼寬T梁橋結(jié)構(gòu)可靠度，得到拼寬連接的合理結(jié)構(gòu)，并通過T梁橋縱向位移、上拱值時變和荷載效應(yīng)隱式擬合效果確定T梁橋的時變可靠度。應(yīng)繼續(xù)加大對鋼束二次力結(jié)構(gòu)不利影響的研究，通過分析舊梁可靠指標(biāo)計(jì)算混凝土收縮徐變系數(shù)，對拼寬T梁橋的時變作進(jìn)一步解釋。