公路桥梁运营过程中的抗裂性能研究

公路桥梁运营过程中的抗裂性能研究

刘超,黄超

中南安全环境技术研究院股份有限公司

摘要：为研究公路桥梁运营过程中的抗裂性能，利用有限元分析软件 Ｍｉｄａｓ／Ｃｉｖｉｌ计算裂缝理论值，并将现场实测裂缝值与理论值进行分析比较，从而确定了桥梁运营过程中的抗裂性能，为管养单位养护决策提供基础数据。

关键词：公路桥梁；抗裂性能；养护

1工程概况

以某高速桥梁为例，该桥上部结构为5×20m+4×20m+3×20m+3×20m普通钢筋混凝土箱梁，截面为单箱双室。下部结构采用肋板台，桥墩采用柱式墩，墩台采用桩基础。双向四车道，荷载等级：公路-I级；桥面净宽：11.75m。

2有限元模型建立

利用有限元软件MidasCivil采用梁格法建立左幅3×20m有限元模型，该模型共1076单元，621节点；建模过程中主要考虑了结构重力（结构自重以及桥面铺装等二期恒载）、汽车荷载、温度影响力以及收缩徐变等因素。见图2-1。

图2-1 有限元模型

按作用频遇组合并考虑长期效应的影响验算裂缝宽度[1]。底板裂缝最大理论值0.14mm，顶板裂缝最大理论值0.15mm。

3检测结果及对比分析

3.1检测结果

借助桥检车对该桥做了定期检查，检测发现该桥翼板、腹板、底板均存在裂缝，裂缝检测结果具体见表3-1。

表3-1 现场检测裂缝数量统计表

现场检测到腹板竖向裂缝最宽为0.24mm，翼板横向裂缝最宽为0.30mm，底板见图3-1、3-2。

         图3-1现场检测腹板竖向裂缝           图3-2现场检测翼板横向裂缝

3.2对比分析

利用Midas civil计算得出主梁裂缝的理论值，将其处理得到如下曲线图。

图3-3 裂缝理论值与实测值对比

图3-4 全跨弯矩图

从图3-3可以得出，裂缝理论值均在规范值0.25mm内[2]，再结合图3-4，顶端裂缝主要分布在17m~23m、37m~43m范围内（负弯矩区），底端裂缝主要分布在0~17m、23m~37m、43m~60m范围内（正弯矩区）。

以现场实测裂缝最多边跨和中跨展开图来分析。

图3-5 边跨裂缝示意图（单位m）

图3-6 中跨裂缝示意图（单位m）

注：蓝色裂缝宽度＜0.15mm，黑色≥0.15mm，≤0.25mm，红色＞0.25mm

从图3-5得出，边跨腹板和底板裂缝主要集中在3m~13m之间，在正弯矩0m~17m范围内，属于受力裂缝；边跨翼板裂缝主要集中在18m~20m之间，在负弯矩17m~23m范围内，属于受力裂缝。从图3-6得出，中跨腹板和底板裂缝主要集中在24m~35m之间，在正弯矩23m~37m范围内，属于受力裂缝；中跨翼板裂缝主要集中在20m~22m、38m~40m之间，在负弯矩17m~23m、37m~43m范围内，属于受力裂缝。

结合图3-3至图3-6得出，实测裂缝与理论裂缝分布相符，边跨弯矩最大位置处，此时实测裂缝宽度最大；大部分实测值裂缝最大值比理论值大；只有个别实测裂缝超限。

4结论与建议

4.1结论

（1）普通钢筋混凝土梁桥翼板裂缝主要分布在负弯矩区域内，底板和腹板裂缝主要分布在正弯矩区域内；

（2）实测裂缝与理论裂缝分布相符，边跨弯矩最大位置处，此时实测裂缝宽度最大。

4.2建议

普通钢筋混凝土构件允许带裂缝工作，但随着受荷状态和周围温度、湿度变化，裂缝的长度和宽度有可能增长增宽。从长期来看，对结构的耐久性也会造成影响，导致承载能力降低，建议对裂缝及时封闭修补[3]，后期继续监测。

参考文献

[1]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG 3362-2018）

[2]公路桥梁承载能力检测评定规程（JTG/T J21-2011）

[3]公路桥涵养护规范（JTG 5120-2021）