某连续刚构桥在某静载试验工况下的裂缝模拟*

李敏峰

（河北建筑工程学院，河北 张家口 075000）

1 桥梁概况

某预应力混凝土连续刚构箱梁桥，跨径为78m+140m+78m。箱梁采用单箱单室断面，跨中截面梁高2.8m，墩顶梁高7.5m，梁高沿纵向按二次抛物线变化。箱梁顶面宽为16.5m，底面宽为8.5m；为了简化内模构造便于施工，顶板厚25cm基本保持不变，腹板厚度呈台阶式变化，距墩顶30.6m范围取60cm，其余部分采用40cm，箱梁横向悬臂外缘厚为15cm，箱梁底板从悬臂根部至跨中89cm减至25cm，其间按二次抛物线变化变化。

桥梁纵断面示意如图1所示。

图1 桥梁纵断面示意

2 有限元模型建立与验证

2.1 模型建立

采用Midas FEA仿真软件建立该桥的有限元模型。边跨有限元模型尺寸示意如图2所示，全桥有限元模型和网格划分示意分别如图3、图4所示。

图2 边跨有限元模型尺寸示意（单位：cm）

图3 桥梁有限元模型示意

图4 桥梁网格划分示意

2.2 有限元模型验证

考虑桥梁运营多年导致的结构损伤，对目前桥梁的实际情况按刚度折减20%和有效预应力折减25%来模拟，通过计算此状态下桥梁典型截面的下挠值与实际检测结果进行比较，吻合度较高，认为该模型的计算结果可靠。

3 荷载工况与裂缝示意

3.1 静载试验工况

荷载工况说明如表1所示。

表1 荷载工况说明

加载示意如图5所示。图中，A-A截面为中跨跨中截面。

图5 加载布置图（单位：cm）

3.2 裂缝示意

（1）裂缝平面示意。各级加载情况下的裂缝平面示意如图6所示。

由图6可知，偏载加载时，一、二级加载未见开裂；三级加载时在底板中央出现开裂趋势；四级加载时底板中央开裂趋势增大，并在腹板底面上出现裂缝；五级加载时底板中央开裂没有明显增大，腹板底面裂缝明显增大，且有不对称趋势；六级加载时，底板中央开裂仍没有明显增大，但出现不对称；腹板底面裂缝增大趋势更为明显，裂缝发展更为迅速，且不对称情况更明显。

（2）裂缝立面示意。各级加载情况下的裂缝立面示意如图7所示。

图6 各级加载情况下的裂缝平面示意

由图7可知，偏载加载时，一、二级加载未见开裂；三级加载时在底板出现开裂趋势；四级加载时底板开裂趋势增大，并在腹板底面上出现裂缝，可以看出不对称；五级加载时腹板开裂向上扩展；六级加载时，底板腹板裂缝增大趋势更为明显，裂缝发展更为迅速，且不对称情况更明显。

图7 各级加载情况下的裂缝立面示意

4 结论

通过对某偏载加载工况下的某连续刚构桥的跨中截面的裂缝发展情况进行分析，可以明确裂缝开裂的具体发展过程，为桥梁开裂分析提供一定的理论依据，为桥梁的后续结构分析打下基础。