叠合桥面系的桥梁评估
Tony Gee and Partners用LUSAS Bridge进行伦敦Neasden线的跨线桥的荷载和应力分布分析研究。该桥是由两种不同的桥面系组成，通过设置荷载分配装置使其成为叠合结构。作为铁路网框架契约BG3所规定的一部分，要求按照英国BD21/01规范，对该桥上部结构承受40t荷载的能力进行再评估。结果表明，与原先的加固建议比较，该评估结果大大节省了时间和项目投资。 概述 Neasden线的跨线桥由两个不同的桥面系组成，大约是在65年前建造的。*初的桥面系大约在1896年建造的，由16根在两钢边梁间以中心间距760mm并列放置的Hobsons梁组成，包括两侧的人行道，桥面有12.9m宽。大约在1960年，通过安装第二桥面系对*初的桥面系进行加强，它是由安装在原先的Hobsons梁（HBs）之间的通用圆柱截面梁（Ucs）组成的。为了使两桥面系成为一叠合桥面系，在UCs梁的上缘和HBs梁下缘之间进行了填充连接。在假设老的梁不能承受更多的现代车辆的前提下，对HBs梁进行了加固。
前期考察 在20世纪90年代后期，通过现场测量和检查，按英国BD21规范对桥梁上部结构进行了评估，认为结构仍满足强度要求。检测和评估报告指出HBs梁的状况良好，没有病害迹象。然而，假设HBs梁不再承担任何荷载，*近新增的由UCs梁构成的桥面系来承担所有荷载。由于不正确的评价，需要进行大量的维修加固工作。考虑到该桥位于闹市中，在项目执行过程中，由于公路和铁路交通系统需要中断，及相应的交通管制，必定需要大量费用。 详细的重新考察 在2002年，Tony Gee及其合作者对该桥再次进行了细致地检查，并对其上部结构重新进行了评价，以尽可能地减小维修工作的范围。通过对以前报告和存档资料的查阅，认为需要对以前研究的区域进行进一步研究。采用*为先进的可变形的内窥镜设备对原先不能查看的区域进行检查，发现用于新旧桥面系荷载传递的填充物要么是缺少或是已脱落。结果与早期报告中的假设相反，在新旧桥面系之间很少有联系，所有的恒载、活载都由HBs梁承担，而*近安装的UCs梁除了其自重外，几乎没法承担其它任何荷载。 可行性研究 按照桥梁检查结果，初步计算表明了采用更为满意的荷载分配方案的可行性。用神仙准备好的设备将千斤顶安放在新旧桥面系间的预定位置上，然后加压到预先计算好的荷载。该方法的目标是使得从旧桥面系传递到新桥面系的荷载传递达到一定程度，以确保新旧桥面系共同承受活载。 LUSAS建模 考虑到方案的复杂特点，均认为对提出的方案进行分析研究，采用功能强大的有限元分析程序是非常必要的。LUSAS Bridge被用于从简单的不同构件的单一单元模型到上部结构的详细三维空间壳单元模型的各个阶段。用三维壳单元模拟HBs梁，用三维梁单元模拟UCs梁。使用三维壳单元不仅可以真实地模拟老桥面系的几何形状，还可以研究HBs梁中的应力分布，这种方法还可模拟HBs梁受压边的相互作用，这在梁格法分析中是很难考虑的。 所有分析都在线弹性范围，结果是为了对不同类型荷载及不同荷载传递约束条件效的应力分配的上界和下界进行研究。因此，对由千斤顶装置所提供的荷载传递机制的模拟进行了特别关注。在分析过程中，对模型进行了不断修正，以能考虑修复工作中所涉及的各种特征。
Tony Gee公司的资深工程师Sameer Khan说：分析研究的重点是在项目方案所允许的范围内探究各种可能性，而不是设计一**的解决方案。LUSAS提供了一高效FEA工具，能对允许的多种可能方案进行模拟。我们发现LUSAS可非常迅速、简单地对已存在的模型进行改进，以便能在三维模型中考虑新增的特征。此外，结果处理工具在判别桥面系的关键区域上非常有用。
总结 分析研究结果表明：在*少的修复工作下，两桥面系共同承担荷载的能力能到达一个满意水平，上部结构能承受英国BD21/01规范中的40t的荷载。分析研究还证实：相对于以前的方案，修复工作大大减少，节省了时间和资金。 “分析研究的重点是在项目方案所允许的范围内探究各种可能性，而不是设计一**的解决方案。LUSAS提供了一高效FEA工具，能对允许的多种可能方案进行模拟。我们发现LUSAS可非常迅速、简单地对已存在的模型进行改进，以便能在三维模型中考虑新增的特征。此外，结果处理工具在判别桥面系的关键区域上非常有用。” Sameer Khan, Senior Engineer, Tony Gee & Partners |
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