钢筋混凝土板梁桥更高水平评估

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发布时间：2021-12-04

资料介绍

：钢筋混凝土板梁 (RCS)桥的荷载效率很大程度取决于板的活载弯矩。当采用 AAsHT0近似计算法
评估 RCS桥的荷载效率时，发现许多 RCS桥的荷载效率相对较小，因此需采用更高水平的评估技术来确定更准确
的等效板宽。以某 RCS连续板梁桥为背景，首先利用 AAsHT0荷载和抗力效率系数评估该桥的荷载效率，然后
进行荷载试验，测量板的活载应变。结果表明，钢筋混凝土板的刚度与开裂的总截面特性一致。在试验基础上建
立有限元模型，从有限元分析得到的混凝土板的弯矩与使用开裂的总截面弹性模量平均值计算的试验弯矩吻合较
好。精细分析得出的等效板宽大于通过 AAsHT0近似计算确定的等效板宽。等效板宽的增加降低了活载作用效
应，同时也使效率系数成比例地增加。
关键词：钢筋混凝土桥；混凝土板；评估；试验；有限元法；荷载效率；效率系数
中图分类号：U448．34；U446 文献标志码：A 文章编号：1671—7767(2011)03—0073—05
1 前言
当采用 AASHTO近似计算法评估钢筋混凝土
板梁 (RCS)桥时，发现许多 RCS桥的荷载效率相对
较小。尽管这不一定意味着这些桥梁处于不安全状
态，但在对这些桥梁进行 El常检修和荷载效率评估
过程中，需要运用其它技术对桥梁的实际状况和承
载能力进行评估。本文以某 RCS连续板梁桥为背
景，运用更高水平的评估技术 (荷载试验和有限元计
算 )评估该桥的荷载效率。
2 工程概况
某 RCS桥建于 1972年，根据 AASHTO(1969
年)规范中的容许应力法设计。该桥在新墨西哥州
交通运输部 (NMDOT)的编号是 7270，位于拉斯克
鲁塞斯的一条临街道路上，为 7跨连续梁桥，其中 2
个端跨长 6．10 m，5个中间跨长 7．62 m。该桥桥面
板和行车道宽度分别为 13．1 m和 12．2 m。
3 AASHTO荷载效率评估
3．1 恒载和活载
AASHT0 荷载效率评估模型为一个宽 305
mm、厚 330 mm 的混凝土梁，不计钢筋。RC板和
钢护栏是施加在模型上的恒载 (分别为 2．36 kN／m
和 0．02 kN／m)。对于设计荷载效率评估，首先在
车道荷载作用下对模型进行分析，采用影响线确定
车道荷载形式，以得出顺桥向 RC板不同截面的最
大正、负弯矩。然后施加 MS一18(HS-20)设计卡车
荷载和双轴荷载，双轴荷载控制在板的正弯矩区域
内，而 MS-18(HS一20)设计卡车荷载控制在板的负
弯矩区域内。对于法定荷载效率评估，荷载采用
Type 3、Type 3S2及 Type 3-3这 3类汽车活载，对
正弯矩区域施加 Type 3标准卡车荷载，对负弯矩区
域施加 Type 3S2活载 (除了一个位置外 )。
等效板宽随单位板宽上的活载弯矩变化。LR—
FD规范 (AASHTO，2004年 )的 4．6．2．3条款提供
了 2个计算内板等效宽度的公式。式 (1)计算单车
道加载下的板宽 (E¨)，式 (2)计算多车道加载下的
板宽 (Ei．。)。
E-’l一 250+ 0．42_、 (1)
E 一 2 100+ 0．12 ≤ w／N (2)
式中，L。为调整后的跨径长度 (等于实际跨径长度，
但是不大于 18 000 ram)；W。为调整后边到边的宽
度 (等于实际宽度，但是多车道加载下不大于 18 000
mm，单车道加载下不大于 9 000 ram)；W 为自然边
到边的宽度 (ram)；N 为设计车道数量。
式 (1)和(2)计算得到的内板最终等效宽度 (E。)
数值较小。根据 LRFD 4．6．2．1．4条款 (AASH—
TO，2004年 )，外板等效宽度 (E )采用下式计算：
E 一 d + 305 mm + E。／4≤ min(E ／Z，1 830 mm)
式中，d 为从板边缘到护栏内表面的距离 (ram)。
3．2 设计、法定荷载效率
荷载效率评估第一步是进行设计荷载效率评