琅岐大桥翼缘板裂缝专项研究

谢 智 潮

(福州市公路局，福建 福州 350002)



琅岐大桥翼缘板裂缝专项研究

谢 智 潮

(福州市公路局，福建 福州 350002)

对琅岐大桥T梁翼缘板及其根部对应的桥面铺装普遍存在的纵向裂缝作了外观检查，通过现场试验和有限元分析，探讨了该种裂缝的产生原因，指出在设计荷载允许的范围内该裂缝对桥梁的安全性没有影响。

翼缘板，桥面铺装，裂缝，有限元分析

0 引言

本次试验选自琅岐大桥裂缝较多的第19跨进行。该桥跨为40 m预应力混凝土简支T梁，横向共布置5片T梁，桥宽10 m+2×0.5 m=11 m，设计荷载等级为：汽车—20级，挂车—100级。

外观检查结果发现，该桥第19跨翼缘板存在较多，其中第2片～4片T梁根部裂缝几乎纵向贯通全跨，同时与根部位置竖直方向上对应的桥面铺装层也存在纵向贯通裂缝，最大裂缝宽度达到0.26 mm，超过规范要求的限值。为了研究T梁翼缘板根部裂缝是否竖向贯穿、该裂缝产生的可能原因及危害程度，本文采用试验与有限元相结合的方法进行研究分析。

琅岐大桥第19跨横断面图见图1。

1 翼缘板裂缝专项检查

1.1 桥面铺装裂缝分析

选择翼缘板根部裂缝较宽及其对应的桥面铺装位置，先通过取芯测量桥面铺装及裂缝深度，然后凿除部分桥面，观察结合面T梁翼缘板是否开裂。桥面铺装芯样见图2。试验结果表明:1)裂缝深度贯通整个铺装层，铺装层厚度与设计厚度一致，但结合面T梁翼缘板未见裂缝；2)铺装层钢筋沉底。

1.2 翼缘板根部取芯

选择与凿除桥面铺装对应的翼缘板根部进行结构取芯，为了不破坏梁体钢筋，取芯深度为4 cm。取芯位置见图3，观察取芯位置发现裂缝已经贯通，同时裂缝宽度下大上小，说明裂缝是从下往上发展的。

2 翼缘板专项试验研究

为了进一步分析该种裂缝产生的可能原因、发展规律及是否竖向全截面贯通，本次试验针对第19跨T梁开展翼缘板专项试验，测试内容为试验截面各控制测点应变及19-2号T梁翼缘板底部裂缝开展情况，车辆加载位置见图4。

2.1 应变测点布置

应变测点布置图如图5所示，在19-2号T梁翼缘板底面沿横桥向布置6个应变测点，翼缘板顶面布置4个应变测点(凿除桥面铺装，应变片贴在T梁翼缘板顶面)。

2.2 检测方法

考虑到现场裂缝观测的安全性和可操作性，裂缝观测选在19-1-6号横隔板附近。试验采用桥检车配合加载车进行试验操作，具体操作如下：

1)桥检车就位。待桥面变形稳定，检测人员下到桥底选择裂缝较宽点进行标记，并记录初始裂缝宽度。

2)加载车就位。全程保持对标记裂缝的观测，观察裂缝宽度的变化情况，待读数稳定时记录读数。

3)加载车卸载。全程保持对标记裂缝的观测，观察裂缝宽度的变化情况，待读数稳定时记录读数。

2.3 加载截面及裂缝观测位置

加载截面及裂缝观测位置图见图6，图中加载线表示加载车的中轴。

2.4 裂缝开展状况规律

观察裂缝变化发现：各工况下，加载就位过程中各测点的裂缝宽度值会不断变化，整体变化趋势是减小；当荷载稳定时，裂缝轻微闭合，裂缝宽度值减小；当卸载稳定后，裂缝重新张开，恢复到原来的大小。

裂缝宽度变化见表1。

表1 裂缝开展情况汇总表 mm

由上述现象可发现，在汽车荷载作用下，翼缘板与腹板的连接处裂缝宽度减小，作用的局部应力为压应力，结构处于弹性工作状态。

2.5 应变规律

应变规律见表2。由表2可以看出，各工况荷载作用下，19-2号T梁的梁肋上方翼缘板顶部受拉，梁肋与翼缘板底部附近翼缘板受压。

表2 测点应变

3 有限元建模分析

为了进一步探求在不同荷载下不同位置的翼缘板根部是否都呈受压或者受拉状态，现采用ANSYS通用软件进行建模分析，分别提取T梁翼缘板根部(左、右侧)应力数据进行分析。实体模型完全按照T梁实际尺寸建模，其横向联系与实际情况一致。

以第19跨桥梁为依托建立实体模型，混凝土采用Solid95单元模拟，荷载采用车辆荷载(重约425 kN)，具体布置形式如图7所示。

加载车作用在不同加载位置，不同位置翼缘板根部的横向应力，部分为压应力，部分为拉应力，但其拉应力最大值均小于C40混凝土的抗拉强度(1.65×1.3=2.15 MPa，1.3为混凝土塑性增大系数)，说明在设计荷载作用下T梁翼缘板根部拉应力未超过设计抗拉强度，不会出现裂缝，但在超重车辆荷载，且具有一定偏心的情况下，翼缘板根部可能会开裂。具体应力值与翼缘板位置关系图见图8。

4 结语

结合外观检查和翼缘板专项试验可得到以下结论：

1)汽车荷载作用下，19-2号T梁梁肋顶部桥面铺装受拉，且由于保护层太厚、钢筋网位于铺装层最底处，导致桥面铺装混凝土开裂，形成贯通全跨的纵向贯通裂缝。

2)T梁梁肋与翼缘板底部结合处裂缝发展贯通保护层。在车辆荷载作用下，T梁梁肋与翼缘板底部结合处受压，裂缝宽度减小，结构属于弹性阶段。

3)ANSYS有限元结果表明，在设计荷载作用下T梁翼缘板根部拉应力未超过设计抗拉强度，不会出现裂缝，但在超重车辆荷载，且具有一定偏心的情况下，翼缘板根部会开裂。

因此，该处裂缝不是桥面铺装层纵向裂缝贯通下来，非结构正常荷载作用下产生的，对结构承载能力没有影响。

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Special research on flange plate cracks of Langqi bridge

Xie Zhichao

(FuzhouBureauofHighway,Fuzhou350002,China)

The paper carries out common vertical cracking appearance examination of Langqi bridge T-bam flange plate and corresponding bridge deck paving. Through in-situ test and finite element analysis, it explores the cracking causes, and points out that: the cracks have no impact upon the bridge safety with the designed load scope.

flange plate, brick deck paving, crack, finite element analysis

1009-6825(2016)18-0158-03

2016-04-15

谢智潮(1981- )，男，工程师

U445.71

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