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1 工程概况
某多跨简支梁桥建于 2003 年，结构形式为预制空心板简支梁桥，设计荷载等级为公路—Ⅰ级。桥长为 22.0m，跨径组合为 6.0+10.0+6.0m，桥面总宽为 10.6m，桥面横向布置为1.50m（人行道）+7m（机动车道）+1.50m（人行道），栏杆采用钢筋混凝土栏杆。
2 桥梁上部结构承载能力检测评定
在结合《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）（以下简称《检评规程》）的基础上，依据现行相关规范对桥梁的上部结构（空心板）进行承载能力检测评定。《检评规程》1.0.4 条规定：“在用桥梁应按承载能力极限状态和正常使用极限状态两类极限状态进行承载能力检测评定。”《检评规程》7.1.6 条规定：“当桥梁结构或构件的承载能力检算系数评定标度 D≥3 时，应进行正常使用极限状态评定计算。”
本桥跨径布置为 6m+10m+6m，其中 6m、10m 跨径空心板均采用 C30 混凝土。本文为方便检测说明，仅以 10m 跨径空心板的上部结构承载能力检测评定。
2.1 荷载横向分布系数
本项目桥梁空心板间横向连接设计为企口缝榫槽砼连接，因此跨中截面荷载横向分布系数采用“桥梁博士”中“横向分布文件”功能的“刚（铰）接板梁法”计算。支点截面荷载横向分布系数采用“杠杆原理法”计算。
注：因桥梁横向关于桥中心线对称，故 6#、7#、8#、9#、10#梁的荷载横向分布系数分别与 5#、4#、3#、2#、1#梁相同。
在实际计算中，对于主梁各截面的弯矩可以近似地在全桥跨都采用跨中截面荷载横向分布系数 mc 来计算；对于主梁剪力，则须考虑从 m0 到 mc 的变化，即荷载横向分布系数沿桥跨变化的影响。
2.2 待评定空心板选取
根据跨中截面的荷载横向分布系数可知，在荷载作用下，中板汽车荷载横向分布系数最大，次边板人群荷载横向分布系数最大，根据荷载横向分布系数的计算结果，以及外观和实体项目检查结果，按照最不利原则，2-6#（10m 中板）进行承载能力评定。
2.3 有限元模型说明
采用有限元软件 Midas/Civil 2019 版建立 2-6#空心板的有限元模型，进行恒载计算及活载分析；空心板采用梁单元模拟，2-6#空心板离散为 12 个单元，13 个节点，有限元模型见图 2.1 。
材料自重均按照 26KN/m³进行取值；二期恒载（含桥面铺装、人行道、栏杆等）折合为
线荷载按 3.5KN/m 加载；桥梁设计时采用的荷载等级：公路—Ⅰ级，人群荷载（3kN/m）； 根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）按结构计算基频计算
2.4 按设计状态进行结构验算
考虑到在整体升降温、温度梯度、混凝土收缩、徐变影响力及基础变位影响力作用下， 简支空心板均不产生附加内力。按照《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）4.1.5 条规定，所采用的荷载组合为基本组合
2.5 斜截面抗剪承载力验算截面
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362-2018）5.2.8 条规定， 在进行受弯构件斜截面抗剪强度验算时，其验算位置应按照下列规定：
（1） 距支座中心 h/2（梁高一半）处的截面；
（2） 箍筋数量或间距有改变处的截面；
为了防止梁发生斜压破坏，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2018）5.2.11 条规定：矩形、T 形和工字形截面的受弯构件，其截面尺寸应符合下述要求（即规定了构件抗剪承载力的上限）：
可不进行斜截面抗剪承载力的验算（规定了抗剪承载力验算的下限），仅需按构造要求配置钢筋。
表2.2 2-6#空心板验算截面的剪力组合设计值及复核计算结果（单位：kN）
截面 |
自重 |
二期恒载 | 公路-I 级（最 大） | 人群荷载（最 大） |
基本组合 | 截面尺寸 | 抗剪验算 | ||
限值 | 是否 满足 | 限值 | 是否需 要 | ||||||
1-1 | 38.9 | 13.5 | 467.5 | 13.5 | 78.0 | 1360.36 | 是 | 380.0 | 是 |
2-2 | 20.6 | 7.2 | 362.5 | 7.2 | 41.3 | 1360.36 | 是 | 380.0 | 是 |
2.6 荷载效应计算、组合及验算结果
根据验算结果可知，各空心板正截面抗弯承载力、斜截面抗剪承载力满足设计规范要求。表 2.3 规范设计状态下的空心板内力组合、验算结果
面抗剪承载力 分析 | 空心板 |
2-2截面 |
20.6 |
7.2 |
362.5 |
7.2 |
41.3 |
380.0 |
9.20 |
是 |
注：1、正截面抗弯承载力验算中的数据单位为 kN∙m；斜截面抗剪承载力验算中的数据单位为 kN；
2、表中 n 为抗力值与基本组合的比值。
2.7 基于检测结果进行结构承载能力评定
按照《检评规程》7.1.3 条规定：“配筋混凝土桥梁在计算桥梁结构承载能力极限状态的抗力效应时，应根据桥梁试验检测结果，采用引入承载能力检算系数 Z1 或 Z2、承载能力恶化系数 e 、截面折减系数 s 和 c 的方法进行修正计算。”
《检评规程》7.3.1 条规定，配筋混凝土桥梁承载能力极限状态，应根据桥梁检测结果
表2.4 承载能力检算系数 Z1 计算表
检测指标 | 评定标度 Dj | 权重a j |
缺损状况 | 1 | 0.4 |
材质强度 | 1 | 0.3 |
自振频率 | 1 | 0.3 |
承载能力检算系数评定标度 D | 1 | |
表2.5 承载能力恶化系数xe 计算表
检测指标 | 评定标度 Ej | 权重a j |
缺损状况 | 1 | 0.32 |
钢筋锈蚀电位 | 1 | 0.11 |
混凝土电阻率 | 5 | 0.05 |
混凝土碳化状况 | 1 | 0.20 |
钢筋保护层厚度 | 1 | 0.12 |
氯离子含量 | 1 | 0.15 |
混凝土强度 | 1 | 0.16 |
恶化状况评定标度 E | 1 | |
承载能力恶化系数xe | 0.013 | |
（3） 混凝土截面折减系数xc
根据《检评规程》7.7.5 条规定计算混凝土截面折减系数xc 。
表2.6 混凝土截面折减系数xc 计算表
（4） 钢筋截面折减系数xs
根据《检评规程》7.7.6 条规定计算钢筋截面折减系数 s 。
表 2.7 钢筋截面折减系数xs 计算表
评定标 度 |
性状描述 | 钢筋的截面修正系数xs |
1 | 沿钢筋出现裂缝，宽度小于限值 | 1.00 |
（5） 活载影响修正系数xq
由于缺乏相关交通量信息，此处将交通量影响修正系数xq1 、大吨位车辆混入影响修正系数xq 2 、轴荷载分布影响修正系数xq3 均取为 1.00。根据《检评规程》7.7.7 条规定，桥梁的活载影响修正系数为： xq = =1.00。
表 2.8 空心板分项检算系数汇总
空心板编号 | 承载能力检 算系数 Z1 | 承载能力恶 化系数xe | 混凝土截面 折减系数xc | 钢筋截面折 减系数xs | 活载影响修 正系数xq |
2-6#空心板 | 1.15 | 0.013 | 1 | 1 | 1 |
需要说明的是，《检评规程》7.1.6 条规定：“当桥梁结构或构件的承载能力检算系数评定标度 D≥3 时，应进行正常使用极限状态评定计算。”
在验算结果的基础上，考虑上述的分项检算系数，将承载能力评定结果归结于表 9.12， 评定结果表明：空心板承载能力满足要求。
表2.9 考虑分项检算系数后的空心板承载能力评定结果
评定项目 |
板号 |
截面 | 考虑分项检算系数 | |||
基本组合 | 抗力值 | n | 是否满足 | |||
正截面抗弯承载力检测 |
2-6#空心板 | L/4截面 | 368.1 | 1585.3 | 4.3 | 是 |
L/2截面 | 485.8 | 1585.3 | 3.3 | 是 | ||
3L/4截面 | 368.1 | 1585.3 | 4.3 | 是 | ||
斜截面抗剪承载力 检测 |
2-6#空心板 | 1-1截面 | 78.0 | 431.3 | 5.5 | 是 |
2-2截面 | 41.3 | 431.3 | 10.4 | 是 | ||
注：1、正截面抗弯承载力评定中的数据单位为 kN∙m；斜截面抗剪承载力评定中的数据单位为 kN；
2、表中 n 为抗力值与基本组合的比值。
3 检测结论
根据考虑检测结果的检算可知，此桥上部结构基本能够满足公路Ⅰ及荷载的安全承载要求。
