混凝土强度对拼宽T梁桥时变可靠度的影响

王春芳

（江西建院工程检测有限公司，江西 南昌 330000）

1 引言

计算拼宽T梁桥结构可靠度，可以应用网络法拟合功能对拼宽T梁桥响应面进行测量，通过YP神经函数可以得到，混凝土强度对拼宽T梁桥的连接可靠度有很大影响，这引起了相关学者的广泛关注。已知混凝土强度可对规范设计值存在时变预测。因此，通过附加内力调整新旧桥之间拼接方向。针对施工设备在结构中的受力状况，对拼宽T梁桥时变进行结构受力分析。由最优分类面进行样本点线性研究，并结合非线性原始样本空间，解决沉降因素影响下的拼宽T梁桥时变受力方向。参考钢筋混凝土梁和拼宽T梁桥时变功能函数进行设定。利用规范公式求解结构抗力R，通过其荷载效果计算拼宽桥的成本，并根据旧桥的承载能力计算旧桥加宽后的可靠度。

2 工程概况

某高速公路扩建工程的大桥侧引桥为T梁桥结构，对拼宽T梁桥预应力连续T型拼宽梁桥全桥长进行测量。经过测量得到桥长为338m，扩建两侧拼宽T梁桥，将双向四车道改并为该拼宽桥，从全桥长中选择一段4m×30m的断截面作为研究对象（见图1），将该桥梁的横截面进行拓宽，双向八车道单侧截面进行改短。

图1 拼宽T梁桥截面的平面布置

针对该拼宽T梁桥的截面布置进行结构分析可知，混凝土是该桥梁的新旧梁结构材料，通过连接T梁拼宽，将新旧桥梁进行拼接后得到T型截面结构。

3 资料与方法

3.1 实验准备

采集拼宽T梁桥时变数据，统计数量相同的隔板新旧桥之间横隔板间隔大小和拼宽T梁桥的时变特征（见表1）。

分析表1中的数据可知，拼宽T梁桥的7片横隔板设计等级在拼宽后变异系数有所下降。计算拼宽荷载等级，测量拓宽拼宽T梁桥的承载能力，通过检验拼宽裂缝，设计拼宽T梁桥适合的加固方法，并分析混凝土徐变对拼宽T梁桥的可靠度。

表1 拼宽T梁桥时变特征统计

3.2 测量T梁桥时变荷载

分析拼宽T梁桥时变，利用荷载竖向作用测量中小跨径梁桥，将拼宽T梁桥的主梁作为主承重结构，当截面受力发生形变时，其主梁跨中截面弯曲度为正弯矩控制。选择左跨进行拼宽T梁桥截面正弯矩控制可靠性计算。规范制定结构综合抗力R，将预应力T梁抗弯作为承载平台，基于混凝土强度分析，设定荷载效应的隐式函数。通过测量完成梁浇注后的预应力荷载值和徐变系数，计算得到预应力荷载值。利用该荷载终极值，计算新桥中梁张拉完成度，通过荷载值完成度百分比曲线计算拼宽后18d内的徐变系数，完成T梁桥荷载值的测量。

3.3 测量拼宽T梁桥纵向位移

利用混凝土徐变系数，测量拼宽T梁桥的纵向位移。当徐变引起的挠度和上拱值趋于稳定后，其初始变形量会超过2倍，利用预应力桥梁施工测量混凝土徐变系数，监测90d后的T梁预应力。在施工梁桥的拓宽截面计算刚度劣化的旧桥横隔板间距，利用边梁受力结构计算拼宽T梁桥纵向位移。在截面结构附近测量拼接结构应力，测量刚度劣化间距，计算拼宽T梁桥结构中拼接处受力力矩，通过受力情况构建附近新梁及新边梁结构，并利用拼宽T梁桥沉降施工结构对比刚度劣化组合结构，测量该结构所承受的最大弯矩值。根据拼宽T梁桥的服役期，进行实桥荷载，判断其横向连接刚度类型。确定拼宽T梁桥除中支点外其他点的具体位置。通过横向刚度测量，得到该拼宽T梁桥纵向位移。

3.4 测量拼宽T梁桥上拱值时变

发生拼宽T梁桥时变后，根据拼宽T梁桥设计阶段的截面荷载，测量长期服役的桥面刚度。调整收缩徐变的结构，利用存量收缩徐变计算主梁线性变化趋势，忽略新旧梁运营时间因素，绘制拼宽后的桥梁线形，测量新旧梁纵、横、竖向变形值，补充不同存梁期的拼宽后运行年限变化规律。利用不同拼装方式，测量存梁期内预制梁下梁片，通过最大上拱值分析混凝土收缩徐变系数。控制梁片的拼宽T梁桥，上挠作用减少收缩徐变，提前拼装预置梁片，得到混凝土徐变的拼宽T梁桥上拱桥值时变，从中选择十组拼宽T梁桥数据进行实验分析。

4 实验结果分析

4.1 拼宽后T梁桥时变荷载

通过分析混凝土徐变的拼宽T梁桥存梁期可靠度，得到混凝土强度对拼宽后的T梁桥时变荷载效应隐式拟合效果（见表2）。

表2 混凝土强度对拼宽后T梁桥时变荷载

由表2可知，经测量该拼宽T梁桥荷载计算值在10 300.9～ 19 699.9kg/m3之间，预测值在10 258.9～ 18 982.7kg/m3之间。由此可知，在完成旧桥收缩徐变后，拼宽T梁桥纵向伸缩的位移满足预测差值最大的约束范围。

4.2 混凝土收缩徐变的拼宽T梁桥上拱值时变

通过分析混凝土徐变的拼宽T梁桥存梁期可靠度，得到混凝土收缩徐变的拼宽T梁桥上拱桥值时变，如表3所示。

由表3可知，随着混凝土收缩徐变，拼宽T梁桥上拱测量值在18.3～ 20.0mm之间，预测值在18.0～ 19.9mm之间。由此可知，混凝土收缩形变的发生在一定程度上也对拼宽T梁桥的上拱值产生了影响。通过分析拼宽T梁桥的上拱值及拓宽桥梁发生横向弯曲的情况，得知混凝土徐变收缩不同步，使得上拱值的变化呈现出回落趋势，并在20.0mm处达到峰值。在完成T梁桥横向位移值时，其上拱值也达到一定峰值，并在拼宽T梁桥拼接完成后，上拱值变化开始回落，其拱值变化逐渐趋近于0。

表3 混凝土收缩徐变的拼宽T梁桥上拱桥值时变

4.3 混凝土强度徐变引起的T梁桥纵向位移

通过分析混凝土徐变的拼宽T梁桥存梁期可靠度，得到混凝土强度徐变引起的T梁桥纵向位移（见表4）。

表4 混凝土强度徐变引起的T梁桥纵向位移

由表4可知，测量值在0.12～ 0.19mm之间，预测值在0.10～ 0.19mm之间。由此可知，拼宽T梁桥在混凝土强度徐变的作用下向纵向发生位移时，其拼接新旧桥梁的徐变差值可以通过预测进行补充。从而在桥梁位移发生前，对该拼宽T梁桥进行加固，避免纵向位移产生拼宽T梁桥安全事故。并确定相对位移在T梁轴线上的收缩方向，针对收缩值进行反向收缩的测量。

5 结语

本文主要研究了混凝土强度对拼宽T梁桥结构可靠度，得到拼宽连接的合理结构，并通过T梁桥纵向位移、上拱值时变和荷载效应隐式拟合效果确定T梁桥的时变可靠度。应继续加大对钢束二次力结构不利影响的研究，通过分析旧梁可靠指标计算混凝土收缩徐变系数，对拼宽T梁桥的时变作进一步解释。