预应力混凝土箱梁砸击后损伤检测与仿真分析.pdf

2 0 1 3 年 3 月第 3 期 城 市道桥 与防洪 管理施工 1 3 7 预应力混凝土箱梁砸击后损伤检测与仿真分析 王 鸣 军 ( 常州市市政管理处 ，江苏常州 2 1 3 0 0 2 ) 摘要 ： 该文以常州市某大桥引桥为对象， 研究探讨了砸击事故对预应力混凝土箱梁桥总体技术状况和安全性能的影响。 结果表 明 ： 砸击事故造成引桥桥面铺装与箱梁顶板面积约( 1 5 1 5 ) m 的区域直接被砸穿 ， 箱梁顶板 3根纵向、 3 根横 向预应力钢筋被 砸外露且局部下凹变形 ， 主筋被砸弯。有 2 个箱室顶板混凝土受冲击破碎、 劈裂 、 脱空， 腹板与顶板交接处纵 向开裂， 腹板混凝土 产生 5 条斜向裂缝。 纵向预应力筋锚固齿板混凝土在顶板连接处破碎 ， 钢筋露出。 在假定的砸击荷载作用下 ， 理论仿真分析顶、 底 板 及腹板受 损面积略 大于实测 结果 。 关 键 词 ： 预应 力混凝 土箱梁 ； 砸 击损伤 ； 技术状况 ； 检测 与评 定 ； 预应 力筋 ； 裂缝 ； 常 州市 中图 分类号 ： U 4 4 7 文献 标识 码 ： A 文章编 号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 3) 0 3 0 1 3 7 0 3 0 前言 2 0 1 2年 1 2月 2 2日上午 1 1时左右 ， 常州某大 桥 引桥第 五联 附近打桩机倒塌 ，桥梁受到撞击多 处受损 。为全 面了解 和掌握此次事故对桥梁结构 总体技 术状况和安全性 能的影响 ，本文选取砸击 事故后受 损 的预应 力混凝 土箱梁为研 究对象 ， 通 过对受损桥梁主体结构及其 附属构件 的全 面检查 结果 ，掌握 了大桥桥 面砸击后重要结构部位 的技 术状况 。同时 ， 对桥面砸击进行 了结构损伤仿真分 析 ， 研究 了桥面砸击引起的箱梁受力分布规律【 。 从而为此类事故造成 的桥梁损伤状况及其加 固维 修提供 了经验与技术支撑 。 1 工 程概况 事故桥梁为常州市某大桥引桥第五联 ， 跨径组 合为( 33 0) m， 单箱 5室结构 ， 分别 于支座处和每 跨跨 中处设置横隔板 ， 箱梁横断面为斜腹板截面 ， 桥面宽度 3 0 5 m， 底板宽 2 3 5 m。 箱梁高 1 7 0 m， 顶 板厚 2 5 c m，底板厚 2 2 c m 一 4 0 e m，腹板厚 4 5 e m 7 5 e m。主梁采用 C 5 0混凝土 ， 桥墩 、 桥台采用 C 3 0 混凝土， 桥面铺装采用 8 e m厚沥青混凝土铺装 + 1 mm 防水层 + 5 e m厚钢筋混凝土铺装 。设计荷载 ： 公路 一 I 级 ，人 群荷载 ： 3 5 k N m 。桥梁总体布置如图 1 所示 ， 事故现场参见图 2所示。 2 箱梁砸击后受损区域调查 通过对大桥受到砸击后 的损伤 和缺 陷进行 全 面 、 细致 、 深入 的现场检查 ， 查 明结构 主要构件 的 损伤区域及损伤程度 ， 以便能分析、 评价损伤对桥 梁技术状况产生 的影响。 收稿 日期 ： 2 0 1 3 一 叭一 1 O 作者简介： 王鸣军( 1 9 6 7 一 ) ， 男 ， 江苏太仓人 ， 高级工程师 ， 从 事 市政公 路 、 桥梁 工程养护 、 管理工作 。 a 立面 图 b 箍 横断画图 图 1常州市某大 桥引桥 第五 联总体布 置及典型 断面图( 单位 ： c m) 图 2 常州 市某大桥 引桥第五联 受打桩机倒 塌砸 击事故 现场 经事故现场调查与测定 ，打桩机砸击后大桥 主要受损 区域包括 ： ( 1 ) 受砸击区域主要为引桥第 五联 1 5 # 1 6 #墩间跨 ； ( 2 ) 桥面铺装与箱梁顶板砸 击面积大致为( 1 51 5 ) m ， 沿桥梁纵 向为 1 5 # 1 6 # 墩问跨东侧距 1 5 #墩顶伸缩缝中心 2 1 0 m 2 2 5 m， 横向为东侧端部 5 2 m一 6 7 m范围。 砸穿 区域 附近 桥面铺装多处位置有坑槽 ； ( 3 ) 东侧约 7 6 m非机动 车道栏杆 、 约 5 7 m分 隔墩栏杆被砸断 ， 相应受损 部位下方混凝土局部破损 。 3 箱梁砸击后结构技术状况检测结果 3 1 箱梁表观状况检查 针对箱梁受到直接砸击的情况 ，深人检查箱 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 4 0 管理施工 城 市道桥 与防洪 2 0 1 3 年 3 月第 3 期 悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥建模的探讨 黄平生 ， 黄式宝 。 夏侯峥 ， 张培宇 ( 1 西南 林业 大学 ， 云南昆 明 6 5 0 2 2 4； 2 江西 通威公路 建设集 团有 限公 司 ， 江西赣 州3 4 1 0 0 0； 3 武汉 理工大 学 ，湖北武 汉 4 3 0 0 0 0 ) 摘要： 该文主要利用实例 ， 通过桥梁博士程序对连续梁桥建模， 在桥梁总长度 、 边跨比、 全桥预应力筋配置及施工阶段模拟相同 的前提下 ， 只变 动零号块及 边跨现 浇段 的加密 单元 的长度 ， 建 立两种模 型 ； 通 过两种模 型在承载力极 限状态 下计算 结果 的对 比 ， 探讨建模过程 中应注意 的模 型单元的划分精 度要求 、 钢 束布置要点 、 边界条件 问题 ， 以及模 拟挂篮施 工的注意 事项 。这 样有利于 理清桥梁设 计思路 ， 同时也可确保后期 的连续梁桥 的内力计算结果 的可靠度接近 实体 桥型 。 关键词： 预应力混凝土连续梁桥； 建模； 单元划分精度 ； 钢束布置； 挂篮施工； 边界条件 中 图分 类号 ： U 4 4 8 2 1 + 5 文献 标识码 ： A 文 章编号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 3 ) 0 3 0 1 4 0 0 3 0 引言 2 悬臂浇筑连续梁桥的建模 对于连续梁桥 的设计 ， 按照施 工方 法划分 ， 主 要有 以下几种类 型 ： 整体式支架现浇施 工 ， 悬臂施 工 ， 简支转连续 ， 移 动支架逐孑 L 现浇施 工 ， 顶推施 工等方法 ； 按照钢筋 的受力情况 ， 分为部分 预应力 混凝土连续梁和全预应力混凝土连续梁。 1 连 续梁桥 的特 点 整体式支架现浇施工的特点：桥梁的整体性 好 ， 施工方法简便易行 ， 质量可靠 ， 但是局限于地 形简单平缓的大中小跨径桥梁。 简支转连续是先架设 预制主梁 ，然后将 主梁 在墩顶处现浇形 成整体 ， 施工方法 简单 ， 高效 ， 在 中小跨径桥梁应用较多。 移动支架逐孔现浇施工及顶推施工仅适用 于 中小跨径 ， 且顶推施工采用 大量 的临时束 ， 用钢量 浪费 ， 所 以不常用。 悬臂施工分为悬臂浇筑和悬臂 拼装 ，一般采 用挂蓝施工 ， 不需要大量施工机械和临时设施 ， 不 影 响桥下通航 、 通车 ， 适用 于大跨径和地形条件 比 较复杂的中小跨径，因此具有很大的优越性和灵 活性。本文就以悬臂浇筑施工连续梁桥的建模探 讨有关问题 。 收稿 日期 ： 2 0 1 2 1 1 - 2 3 作者简 介 ： 黄 平生 ( 1 9 8 7 一) ， 男 ， 江 西赣 州人 ， 在读 硕 士研 究 生， 助理工程师， 从事路桥工程设计工作， 研究方向： 桥梁结 构内力分析与计算。 现就 以位于迪 庆州 的 K 2 5 2 + 0 1 0大桥 作 为实 例探讨有关问题。该桥为三跨连续箱梁结构， 其主 要断面形式是单箱单室截面 ，根据以往的设计经 验 ， 对于大跨度变截面连续梁桥边跨与中跨 的之 比 一 般为 0 5 0 8 ， 设计经验表明 0 5 5 0 6更为有利 。 该桥中跨与边跨之 比为 0 5 5 9 ： 1 ， 即中跨 1 1 1 1T I 及边 跨 6 2 m， 对于截面底缘呈抛物线变化的箱梁截面高 度在支点位置( 1 l 6 1 2 0 ) L ， 跨中位置为( 1 3 0 1 5 0 ) L ， 此桥支点高度 7 0 i n ， 跨中位置 3 5 In 。 单箱单室截 面顶板宽度宜小于 1 8 n l ， 且箱室宽度须控制在 8 m 以内 ， 就可 以算 出悬臂长度不得大 于 5 0 I n ， 另外 公 路钢筋 混凝 土及 预应力 混凝 土桥 涵设 计规 范 ( J T G D 一 6 2 2 0 0 4 )规定悬臂长度超过 3 m宜布置 横 向预应力筋 。该桥 因箱梁顶部宽度 只有 9 0 m， 底部宽度设为 5 0 i n ，翼板悬臂长度 2 i n ，未超过 规范要求则不需设置横向预应力筋。跨中支点处 箱梁断面顶板厚度 0 4 1T I ， 跨中和边跨支点处顶板 厚度 为 0 3 m， 另 因该桥设置 了防撞墙 ， 翼板 端部 布置厚度为 0 2 5 i n ， 底板厚度 0 3 5 0 9 m。箱梁 的 横断面如图 1 所示。 I 5 0 O D n I 立直截厦 图 1 箱梁横 断面图( 单位 ： G m ) ( 4 ) 在假定的砸击荷载作用下 ， 理论仿真分析 顶、 底板及腹板受损面积略大于实、狈 4 结果。 参考 文献 谭晟_ 高等级公路桥梁空心板开裂原因分析研究【 D 成都： 西南 交通大学 ， 2 0 0 8 【 2 金玉泉 桥梁的病害及灾害【 D 上海： 同济大学， 2 0 0 6 【 3 黄颖 混凝土板桥病害原因分析及加固方法研究 D I 西安： 长安 大学 ， 2 0 0 5 4 】 张劲泉 ， 王文涛 桥梁检测与加固手册【 M 】 北京 ： 人民交通出版 社 ， 2 0 0 7 【 5 】 A n i l K C h o p r a 结构动力学理论及其在地震工程中的应用【 M 】 北 京： 清华大学 出版社 ， 2 0 0 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m