增設(shè)鋼箱梁法加固連續(xù)梁橋的應(yīng)用研究

郭 宏，徐小信

(江西省交通工程質(zhì)量監(jiān)督站試驗(yàn)檢測中心，江西 南昌 330096)

1 橋梁概述

預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁位于深圳福田通道橋項(xiàng)目，其跨徑組成為(20.06+28.59+28.5+28.39+20)=125.54 m，主梁采用單箱單室箱梁，梁高為1.0～1.40 m，中跨梁高均為1.4 m，兩邊跨梁高由1.4～1.0 m。主梁采用40#混凝土，按A類預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計(jì)。

根據(jù)該橋2017年靜載試驗(yàn)報(bào)告可知，該橋跨中斷面C剛度和強(qiáng)度均不滿足設(shè)計(jì)要求，其余截面強(qiáng)度、剛度滿足設(shè)計(jì)要求，但是安全儲備較小，試驗(yàn)橋跨結(jié)構(gòu)的部分測試指標(biāo)不滿足規(guī)范要求，測試截面的受力性能不滿足設(shè)計(jì)荷載(汽車-超20級)要求。因此，有必要對該橋進(jìn)行加固處治。

2 增設(shè)鋼箱梁加固方案

連續(xù)梁橋常見的加固方法有：粘貼碳纖維布加固、粘貼鋼板加固、外包混凝土加固、預(yù)應(yīng)力加固法等。本文提出了一種增設(shè)鋼箱梁加固的方案，原理在于剛度大的結(jié)構(gòu)會分擔(dān)更多的活載，因此通過兩邊增設(shè)鋼箱梁，利用鋼箱梁的強(qiáng)的剛度，達(dá)到替原結(jié)構(gòu)分擔(dān)活載的作用。

根據(jù)以上結(jié)論，加固設(shè)計(jì)如下：下部增設(shè)直徑0.8 m混凝土獨(dú)柱墩接直徑1.0 m的樁基礎(chǔ)，樁長35.0 m，減小原預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的活載效應(yīng)，從而使得其應(yīng)力、強(qiáng)度、剛度等指標(biāo)效應(yīng)值小于容許值。

3 加固計(jì)算

3.1 原橋梁現(xiàn)狀的模型模擬

根據(jù)《公路橋梁承載能力評定規(guī)程》(JTG/T J21-2011)第6.2.3條及條文說明，以該橋靜載試驗(yàn)報(bào)告中撓度指標(biāo)為目標(biāo)，混凝土截面折減、鋼筋截面折減及材料狀況以該橋外觀檢查及實(shí)體檢測報(bào)告為依據(jù)，通過反演計(jì)算(調(diào)整有效預(yù)應(yīng)力、截面剛度等)推定橋梁的現(xiàn)狀。

通過MIDAS/Civil 2017建立梁格有限元模型，約束按實(shí)際狀況施加，荷載與靜載試驗(yàn)保持一致，驗(yàn)算模型及主要驗(yàn)算結(jié)論如圖1所示。

圖1 有限元模型

選取跨中斷面C斷面作為目標(biāo)斷面，工況3滿載時C截面主要撓度測點(diǎn)實(shí)測撓度如下。

表1 滿載時C截面主要撓度測點(diǎn)的相關(guān)信息

通過改變梁格模型的參數(shù)(有效預(yù)應(yīng)力、截面剛度等)進(jìn)行試算，調(diào)整梁格計(jì)算模型撓度，使其與實(shí)測撓度基本一致。滿載時，梁格模型撓度如圖2所示。

圖2 C斷面處滿載時梁格模型撓度圖/mm

根據(jù)靜載試驗(yàn)報(bào)告，滿載時C截面的撓度如下：偏載側(cè)8.53 mm，非偏載側(cè)2.42 mm；根據(jù)梁格計(jì)算模型偏載側(cè)8.8 mm，非偏載側(cè)0.8 mm。可見，計(jì)算模型撓度與實(shí)測撓度基本一致。

3.2 計(jì)算結(jié)果

采用MIDAS/Civil 2017建立加固模型，混凝土箱梁的各項(xiàng)參數(shù)按照上述推定的參數(shù)，用以反應(yīng)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的實(shí)際狀況。

圖3 加固MIDAS/Civil 2017模型

圖4 單元及邊界條件

過計(jì)算，結(jié)果如表2、表3所示。

表2 恒載作用下加固前后對比表

表3 活載作用下加固前后對比表

有以上數(shù)據(jù)可知，增設(shè)鋼箱梁后，混凝土箱梁的應(yīng)力指標(biāo)，撓度指標(biāo)等均滿足現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定，且鋼箱梁的應(yīng)力較小，有較大的富裕度。但是鋼箱梁對恒載沒有起分擔(dān)作用，只在活載作用下分擔(dān)一定荷載，分擔(dān)比例約40%。

4 結(jié) 論

通過對比橋梁加固前后，預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的應(yīng)力、變形等表明，采用鋼箱梁加固對預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁受力有明顯改善。達(dá)到了加固的目的，增設(shè)鋼箱梁法加固切實(shí)可行，為類似加固工程提供參考依據(jù)。