在役预应力混凝土连续刚构桥梁承载能力评定

王业忠

摘要：伴随着公路桥梁事业的全面进步和发展，为了维持其应用质量水平，要建构完整的质量监管机制，并且利用承载能力测试评估其应用价值。本文结合案例从在役预应力混凝土连续刚构桥梁承载能力评定的准备工作、复核计算工作、检测结果评定工作等方面展开讨论。

关键词：在役预应力混凝土；连续刚构桥梁；承载力；评定

在公路桥梁管理工作中，要结合公路桥梁承载力检测评定要求完善对应能力评估过程，基于检测结果完善公路桥梁的日常维护管理方案，从而实现经济效益和社会效益的双赢。

一、案例内容

本文以某桥梁项目为例，桥梁主桥的上部结构是77m+140m+77m的预应力混凝土连续钢构桥，桥面的宽度为22m，主桥的上部结构采取的是单箱单室的箱梁模式，底面宽度为11m。整体箱梁结构的底板厚度为0#块，95cm。主桥的下部则为空心双薄壁墩结构，墩身是矩形截面，顺桥方向的宽度为2.5m，横桥向宽度为11m^[1]。

二、在役预应力混凝土连续刚构桥梁承载能力评定准备工作

为了保证其应用质量，要结合具体的评估标准落实具体的评定工作，在评定工作开始前，要落实相应的准备环节，以保证在役预应力混凝土连续刚构桥梁承载能力评定工作顺利开展。

（一）基本原理

对在役预应力混凝土连续刚构桥梁承载能力评定工作，要将桥梁承载能力评估作为核心，主要是基于概率理论，完成极限状态下设计方法的分析，并且配合分项验算系数正极限状态分析，利用 全面完成评估工作。其中， 表示的是结构重要性系数、R表示的是荷载效应函数、 表示的是材料强度的设计数值、 表示的则是构件混凝土和构件钢筋的几何参数^[2]。

（二）状态检测工作

为了保证在役预应力混凝土连续刚构桥梁承载能力评定工作有序开展，要对桥梁的外观进行集中的检测分析，结合具体的评估办法和测定方式完成对应工作，有序落实相应检测环结构才能评估其运营状态和后续维护保养要点。本工程项目中，相关技术部门在进行阶段性评估分析后得出以下结论：

首先，桥梁工程项目存在部分梁段箱梁混凝土存在局部破损的问题，出现了露筋的现象。

其次，桥梁的箱梁顶板位置和底板位置存在纵向裂缝，并且箱梁的腹板位置也存在斜向裂缝问题，结合相应的检测结果，依据公路桥梁技术状态评定标准完成分析后评定为三类桥梁缺陷。

除此之外，技术部门结合公路桥梁承载能力检测评定流程进行了阶段性评估和分析，利用无破损和半破损检测手段获取了桥梁材质状态参数，并且得出相应的评定结果，如下：

1）混凝土强度、混凝土碳化的评定标度中，小里程边跨为1、中跨为1、大里程边跨为1；

2）混凝土氯离子含量的评定标度中，小里程边跨为1、中跨为2、大里程边跨为1；

3）钢筋锈蚀电位的评定标度中，小里程边跨为1、中跨为1、大里程边跨为1；

4）钢筋保护层厚度的评定标度中，小里程边跨为4、中跨为4、大里程边跨为5^[3]。

（三）确定分项检算系数

在完成参数结果和检测评定结果分析后，要结合公路桥梁承载能力检测评定规程完成分项验算系数的评估，将其作为后续落实质量控制方案的关键依据。主要是借助有限元分析软件对主桥结构进行承载能力的极限状态验算分析，对正截面抗弯强度、斜截面抗剪强度等基础参数予以验算分析，获取验算结果后，评估对应的数值参数，在抗力包络范围内才能满足设计要求，并且顺利投入应用。

（四）损伤预应力混凝土箱梁计算模型

结合裂缝特征参数配合单元模型修正处理机制，从正裂缝和斜裂缝对单元特性产生的影响入手，按照基本流程完成测试工作。

首先，开始进行正裂缝区段和斜裂缝区段的分析。1）正裂缝区段，要按照正裂缝特征参数、拉区应力状态模拟的流程进行分析，并建立截面非线性平衡方程，额庵后结合截面有效刚度等参数数据完成正裂缝区段计算模型的搭建；2）斜裂缝区段，要按照斜裂缝特征参数、桁架化单元构造要求和杆件集合力学特性计算的流程建立平面钢架模型。

其次，修正整体计算模型，并完成设计和在下开裂结构控制和区应力计算。

最后，利用承载力折减系数完成分析^[4]。

三、结果评定

结合检测评定结果和分项检算系数分析等相关内容，就能综合评定主桥关键截面的承载能力，从而确保主要截面抗弯承载能力和抗剪承载能力等基础参数都在规定数据参数范围内。最终的验算结果如下：

（一）主要截面抗弯承载力验算结果

1）检算截面为小里程边跨最大正弯矩，设计荷载效应为67461 、设计抗力效应为118988 、验算抗力为124221 ，符合设计标准要求。

2）检算截面为中跨跨中正弯矩，设计荷载效应为188376 、设计抗力效应为294567 、验算抗力为302716 ，符合设计标准要求。

3）检算截面为大里程边跨最大正弯矩，设计荷载效应为64532

、设计抗力效应为118762 、验算抗力为124598 ，符合设计标准要求。

4）检算截面为1#墩墩顶最大负弯矩，设计荷载为1450002 、设计抗力效应为2102340 、最终检算抗力效应为2193322 ，符合设计标准要求。

5）检算截面为2#墩墩顶最大负弯矩，设计荷载为1455322 、设计抗力效应为2102344 、最终检算抗力效应为2197866 ，符合设计标准要求^[5]。

（二）主要截面抗剪承载力验算结果

1）检算截面为小里程边跨3L/4截面，设计荷载效应为35931 、设计抗力效应为45673 、验算抗力为47663 ，符合设计标准要求。

2）检算截面为中跨L/4截面，设计荷载效应为22677 、设计抗力效应为24477 、验算抗力为25443 ，符合设计标准要求。

3）检算截面为大里程边跨L/4截面，设计荷载效应为30272 、设计抗力效应为33978 、验算抗力为35441 ，符合设计标准要求。

4）检算截面为1#墩墩顶附近截面，设计荷载为47166 、设计抗力效应为67444 、最终检算抗力效应为71132 ，符合设计标准要求。

5）检算截面为2#墩墩顶附近截面，设计荷载为50223 、设计抗力效应为64542 、最终检算抗力效应为67540 ，符合设计标准要求^[6]。

结合相应的测试结果可知，能在满足承载能力检测评定要求的同时，验证检查情况和材质状态等都能贴合实际应用规范，从而落实完整的评定分析模式，进一步提升连续钢构桥梁质量控制的水平。

结束语：

总而言之，为了保证在役预应力混凝土连续刚构桥梁承载能力评定工作有序开展，要结合实际情况和具体应用状态，按照桥梁荷载参数分析的相关规定落实具体工作，全面提升分析效率，也为施工和质量控制工作的全面优化升级奠定坚实基础。

参考文献：

[1]周鲁. 预应力混凝土连续刚构桥梁施工与质量控制[J]. 砖瓦世界,2020(16):227.

[2]陈新军. 浅析预应力混凝土连续刚构桥桩基础加固设计[J]. 建筑与装饰,2020(28):115-116.

[3]赵辛玮,袁鹏,肖汝诚,等. 预应力混凝土连续刚构景观桥的三维仿真分析[J]. 交通科技,2019(4):20-25.

[4]曾智鸿. 高墩大跨预应力混凝土连续刚构桥梁施工工艺研究[J]. 交通世界（上旬刊）,2020(11):85-86,108.

[5]肖静. 解析大跨预应力混凝土连续刚构桥梁施工控制[J]. 环球市场,2018(22):289-290.

[6]李顺堂. 预应力混凝土连续刚构桥梁试验检测技术研究[J]. 科技与企业,2016(3):120-121.