随着桥梁服役年限的增加,在重载交通、温度、收缩徐变和腐蚀等作用下,其主梁和湿接缝必然会出现不同程度的损伤,进而导致桥梁的横向联系减弱,现有的荷载横向分布系数计算方法也就会 失效。
基于主梁和湿接缝的损伤对式(3)进行修正,对于装配式T梁和小箱梁,其主梁损伤和湿接缝的损伤均可通过主梁线刚度折减得以反映,现以5片T梁桥为例,当各梁的线刚度分别为原来的β1,β2,β3,β4和β5倍,βk小于1,T梁线刚度示意如图2 所示。
图2 T梁线刚度
Fig. 2 Stiffness of T beam
由上可得,当各片梁的线刚度分别为原来的β1,β2,β3,β4和β5倍时,则整个桥的线刚度为:
式中:βk为各片梁发生损伤后的线刚度与无损伤各片梁的线刚度之比,称为主梁损伤折减系数,
,其中
和
分别为各片梁损伤后的线刚度与刚度。
则考虑主梁和湿接缝损伤后的跨中截面荷载横向分布系数计算公式为:
式中:
为考虑主梁和湿接缝损伤后的跨中截面荷载横向分布系数。
3.2 主梁损伤折减系数βk的确定
基于文献[4],梁段开裂裂缝的特性符合统计学规律,可根据此统计学规律,把梁的裂缝划分区域,按照不同的区域分别计算梁的抗弯刚度。其中裂缝统计参数有:裂缝平均高度
,裂缝平均间距
和裂缝总宽度
,其表达式如下:
式中:hcri为各条裂缝的高度;lcri为各条裂缝的间距;lcr为裂缝的开裂范围;δcri为各条裂缝开展的程度;n为裂缝数量。
由式(6)~(8)中裂缝的开裂范围lcr和裂缝总宽度
,可确定名义拉应变
和截面曲率φ。
再由式(8)~(9)和弯矩与曲率的关系,可最终求得开裂截面的损伤刚度:
式中:M为在役桥梁某种工况下外力对开裂截面换算截面形心轴产生的弯矩;Mp为预应力对开裂截面换算截面形心的弯矩。
根据梁段开裂裂缝特性,刚度区间可大致划分为如图3所示。计算桥梁损伤情况下的荷载横向分布系数时,可根据梁段的损伤位置进行损伤刚度区间计算。
图3 梁开裂后刚度阶梯示意
Fig. 3 Stiffness step after beam cracking
如图3所示,以左边为起点开始计算,通过分段积分即可求得开裂后各段挠度值:
基于文献[16],