采用桥面铺装加固混凝土简支梁桥研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 采用桥面铺装加固混凝土简支梁桥 研究 摘 要：混凝土简支梁桥车辆超 载问题普遍存在，该文针对因超载而影 响使用的桥梁进行了分析计算，并采用 有限元软件 Midas civil 进行数值模拟， 采用钢筋混凝土桥面铺装方法对桥梁进 行加固，桥面铺装不只是铺装层，同时 作为结构层参与结构受力，使原简支体 系因而转换为连续体系梁桥，针对内力 分析后对支点截面进行配筋，经验算满 足桥梁承载及使用要求。 中国论文网 /8/view-12932687.htm 关键词：预应力 加固 承载力 截面 中图分类号：U443 文献标识码： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 A 文章编号：1672-3791（2017） 04（a）-0070-02 现阶段，运输车辆尤其是运输建 筑材料车辆超载是普遍存在的问题，超 载 50%80%是比较保守的估计。近年 来，吉林、北京、广州、宁夏等地多次 发生超载所引发的桥梁倒塌事故，造成 了严重的经济损失。根据相关调查，混 凝土简支梁桥是桥梁最常用的桥型之一， 桥梁倒塌更多时候是多次超载的结果， 如果对出现问题不严重的简支梁桥进行 必要的加固，提高其承载力，则会避免 桥梁因为超载问题而引发的倒塌问题。 1 桥面铺装加固机理 针对简支梁桥，如果由于一些原 因如超载引起主梁刚度和挠度超出规范 要求，但还不是很严重的情况下，是可 以通过加固对结构进行增强，常规加固 方法有粘贴钢板加固法、碳纤维加固法、 增大截面法、预应力加固法等，但这些 方法工艺相对比较麻烦，而且费用较大。 旧桥历经几年后，桥面铺装大多与行车 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 道板粘结出现问题。鉴于上述原因，该 文采用钢筋混凝土作为桥面铺装，在去 除原桥面铺装后加铺在行车道板上，并 采取措施确保其施工质量。 原桥属于简支箱型梁桥，在去除 原铺装并加铺一定厚度钢筋混凝土后， 桥面铺装不只是铺装层，而同时作为结 构层参与结构受力，使原简支体系因而 转换为连续体系梁桥，因此，原主梁荷 载产生的跨中正弯矩大大减少，这样相 当于增大了主梁的承载力，同时在支座 处会产生负弯矩，由加铺的钢筋来满足 承载要求，从而保证这个梁桥的整体承 载力。 2 拟加固桥梁原设计情况及出现 问题 拟加固桥梁位于辽宁省沈阳市沈 北新区福州路（见图 1） ，该桥为三跨 （30 m3）预应力混凝土简支箱型梁桥， 公路等级为 II 级，双向双车道，桥面布 置为 0.25 m 栏杆+1.0 m 路肩+3.50 m2 行车道+1.0 m 路肩+0.25 m 栏杆。经查 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 询原桥梁设计文件得知，用可变荷载频 遇值计算的主梁长期的跨中最大竖向挠 度为 3.25 cm，荷载产生的裂缝宽度为 0.05 mm。桥梁建于 2005 年，但因车辆 超载出现了问题，经检测，三跨主梁跨 中均出现 0.130.16 mm 的裂缝，主梁 最大挠度为 4.25 cm，均超出公路钢 筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004）规范要求。如不进行 加固，则存在问题会更加突出而威胁桥 梁安全。 3 数值模型与原桥梁设计比较 为了分析解决问题，采用桥梁有 限元软件 Midas civil 进行建模，并进行 加载求解。 具体过程如下：（1）结构类型 材料选择；（2）材料特性及连接； （3）截面设定；（4）节点及单元模型 建立；（5）构件理论厚度计算；（6） 自重、铺装、预应力以及车辆荷载施加； （7）PSC 截面钢筋施加；（8）施工阶 段定义；（9）移动荷载分析控制； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 （10）运行求解以及 PSC 设计运行。 其中，截面选用等截面单箱单室， 主梁单元采用梁单元，铺装采用板卧 ，预应力进行了钢束特性值、钢束布 置形状及预应力荷载设置，在 PSC 设计 中，添加了截面普通钢筋（纵筋和箍筋 等） 。 经运行求解，所设计简支箱型梁 桥施工阶段、使用阶段各项指标符合设 计要求，其中，主梁长期挠度值为 2.89 cm，裂缝宽度为 0.05cm，均很接近原 桥梁设计情况。由此可见，采用 Midas civil 所建立的数值模型是可靠的，能够 比较真实地模拟结构的受力情况。 4 桥面铺装加固桥梁过程 针对主梁存在的刚度及裂缝问题， 采用加铺钢筋混凝土铺装的方法来加以 解决。首先，采用凿除机械去除原桥面 铺装，并进行凿毛处理。其次，将桥梁 看作三跨连续梁并添加自重、二期恒载、 移动荷载、预应力以及超载（其中超载 按照 80%车道荷载计算） ，加铺钢筋混 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 凝土板厚拟定 15 cm，计算出每跨跨中 正弯矩以及支点负弯矩，加固前后数据 对比见表 1。 经对比，桥梁加固后跨中弯矩小 于加固前，因而跨中不需要增加配筋， 但支点截面处需要配筋。由计算公式可 算出钢筋面积，取配筋 3022HRB400， 在 PSC 截面钢筋中添加，完善模型设置 后进行求解，得到桥梁最大挠度发生在 中跨，f=1.74 cm 满足规范要求（见图 2） 。在查看荷载组合后，进行 PSC 求解 设置，经计算得到中跨跨中裂缝宽度为 0.04 m，满足规范要求。在 PSC 设计表 格中查看使用阶段正截面压应力验算及 抗弯验算，斜截面主压应力及抗剪验算， 施工阶段正截面法向应力验算，受拉区 钢筋拉应力验算均满足要求。因此，该 桥经加铺钢筋混凝凝土加固后能够在超 载 80%车道荷载情下正常使用。 5 结语 该文针对在超载下刚度及裂缝存 在问题的预应力混凝土简支箱型梁桥进 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 行了新的加固形式的研究，经数值模