Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ １７６ 公 路 与 汽 运 第２期 ２０１２年３月 单梁受力板桥加固设计分析 贺铁飞 ，孙铁钢 。 （１．广州市海珠区建设和园林绿化局，广东广州 ５ｉ００００；２．广州市海珠区市政设施维护管理中心，广东广州 ５１００００； ３．广州市海珠区市政工程项目建设中心，广东广州 ５１００００） 摘要：早期建造的桥梁由于横隔梁配筋不足或设置不合理等造成横向刚度不足、联系较弱；随 着城市的发展，超载现象越来越严重，因超载车辆的荷载远远超过规范中桥梁的设计载荷而使桥 梁不堪重负，主粱在超载作用下纵向抗裂能力不足，桥梁裂缝进一步扩展，造成桥梁早期破坏。文 中以某立交跨线桥为例，对横向联系较弱的粱桥进行受力分析，并提出加固及处理方案。 关键词：桥梁；单板受力；板桥；加固设计 中图分类号：Ｕ４４５．７ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１—２６６８（２Ｏｌ２）Ｏ２一Ｏ１７６一Ｏ４ １ 工程概况 某立交跨线桥全长６５５．１ ｍ，跨径组合为１７．３５ ｍ＋１７×ｌ９．２ ｍ＋１０ Ｘ １８ ｍ＋５×１９．２ ｍ＋１８ ｍ ８月竣工，设计荷载、验算荷载分别为汽车一２Ｏ级、 挂车一ｉ００。图１为该立交跨线桥概貌，图２为其典 型断面。 依据检测评估报告，该桥目前的基本状况为： （１）桥梁状况较差，如９ ～１０ 、１５ ～１７ 、 ３Ｏ＃～３２ 、３４ ～Ｅ台等部位的倒Ｔ梁底部存在横 向裂缝（裂缝宽度０．２０～Ｏ．３５ ｒａｍ）；４ 、６ 、３Ｏ 桥 墩墩身及盖梁存在受力裂缝（裂缝宽度０．１５～０．５０ ａｍ）；桥面系伸缩缝多处堵塞、防撞栏普遍竖向开 ｒ＋１７．３５ ｍ，桥面总宽１５．５ ｍ，车行道净宽１４．６ ｍ， 为双向四车道对称布置。该桥上部结构采用梁体简 支、桥面连续的结构形式，各桥跨均由１５片普通钢 筋砼倒Ｔ梁拼装而成，倒Ｔ梁梁高为１．１ ｍ，板宽 为１．０ ｍ，桥面采用沥青砼铺装。下部结构为钢筋 砼带承托双联双柱墩，砌石重力式桥台，挖孔及钻孔 桩基础，墩台顶设置板式橡胶支座。该桥于１９８６年 裂、墩底护体破损等，多个墩位处桥面出现渗水情 况。桥梁整体状况为不合格，技术状况为Ｄ类。 备，对其进行正确的施工力学计算是确保满堂支架 设计合理和施工安全的基础。通过对满堂支架受力 特点、荷载计算方法及各个组成构件的模型分析，可 以将空间的满堂支架规划分解为立杆、模板、纵向方 Ｉ－３］ＪＴＪ１６６—２００９，建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范 ［Ｓ］． ［４］ 张鹏，肖绪文．客运专线现浇连续箱梁满堂支架设计计 算方法研究［Ｊ］．铁道标准设计，２００９（１２）． ［５］王晓明．哈大客专跨沈北大道现浇连续箱梁满堂支架 法设计计算研究［Ｊ］．北方交通，２００９（１２）． ［６］丁爱华．现浇箱梁满堂支架设计与计算［Ｊ］．公路与汽 运，２０１０（４）． 木、横向方木等若干构件分别计算，并可借助路桥施 工计算专家系统ＲＢＣＣＥ加以实现。这样既可以得 到能够反映满堂支架实际施工受力特征的各组成构 件的计算模型和计算结果，又使满堂支架计算过程 ［７］李雄斌．现浇箱梁满堂支架设计与计算探讨Ｉ－ｊ］．公路 与汽运，２０１１（５）． 变成了一个简单、规范而且容易实现的作图计算过 程，实现了满堂支架计算的简单化、标准化和高效 率，特别适合现场一线工程技术人员应用。 参考文献： ［１］ 盂宪强，徐亮．跨３１０省道公路特大桥连续梁满堂支架 的计算与稳定性分析［Ｊ］．市政技术，２００５（５）． ［２］ＪＴＪＯ４１—２０００，公路桥涵施工技术规范［Ｓ］． ［８］黄羚，任伟新，李文雄，等．实现工程问题逆向求解模式 的功能图形对象技术［Ｊ］．计算机辅助设计与图形学 报，２００５，１７（７）． ［９］黄羚，李皓玉，向敏．基于功能图形对象的杆系结构计 算方法ｒＪ］．计算机辅助工程，２００８，１７（４）． 收稿日期：２０１１—０２－－０２ 公 路 与 汽 运 总第１４９期 Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ １７７ （３）从动载试验测试数据来看，检测跨实际刚 度偏弱，振动响应稍大，行车性能稍差。由于该桥外 表面曾进行过多次涂装，导致梁体存在的短小裂缝 被涂层所覆盖，可量测裂缝的实测宽度小于其真实 宽度，换言之，梁体开裂实际情况会更为严重。 ２单板受力现象分析 图ｌ立交跨线桥概貌 应变量测设置在该简支桥跨的跨中截面，根据 （２）梁体砼的平均碳化深度为１．５ ｍｍ，砼碳 受力特点及主要考察对象，在跨中截面上设置应变 化程度不大；梁体砼强度推定值为３７．６ ＭＰａ，墩柱 测点，分别布置在梁底部，量测内容为各级荷载下的 砼强度推定值为２９．４ ＭＰａ；砼墩柱与梁体的保护层 应变及卸载后残余应变。试验荷载下应变测点实测 厚度分别为３０．３、３８．０ ｍｍ，满足规范要求。 值横向分布曲线及对比曲线见图３～４。 现浇桥面板，３００级砼。中厚２１ ｃｍ，边厚１７ ｃｍ 莲 ，、＼ 预制粱高ｈ＝９０ ａｍ ／厂１ ＼１『ｕ１ ｕ１ ｕｌ叮Ｌ ｌＬ＿ ｊ 山ｌ Ｌ Ｕ Ｌ ＪＩ ｌ 【［＝』ｌｕｌ ｒ／ ＼ －－ ／／＼＼ ● ／ ． ３０ｏ ． １２５ ５５ ３ ５ ５５ １２５．．．８０． ８０．１２５ ５５ ３ ５ ５５． １２５． ３ｏ０ ．行车道 行车道 行车道 １ Ｊ ．１４ｏｌ ５５５ Ｉ １ Ｏ． 。 ｏＩ一ｏ Ｉ Ｄ］ ２０ ｌ’ 。 ———呻｛ ｌ ０－ Ｌ０ 、 ［ ，一 Ｉｂ Ｉ ｌ Ｊ 图２立交跨线桥典型横断面（单位：ｃｍ） ２５０ ２ｏｏ ∞ １５０ ∞ ｉ ｉ １００ ５０ ０ －５０ 外侧一 距１ 梁外侧的横桥向距离，ｍ 距１ 梁外侧的横桥向距离／ｍ 图３试验荷载下应变测点实测值横向分布曲线 图４横向应变测点在试验荷载工况２作用下 各板梁在试验荷载作用下，计算应变值的变化 实测值和计算值对比曲线 平滑而试验值的变化幅度较大，多数测点底实测应 的现象，而且试验桥跨的整体性差，单梁受力现象明 变值远大于理论计算值。说明各板梁出现局部开裂 显。导致计算结果与实测结果差异的主要原因有 公 路 与 汽 运 Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ １７８ 第２期 ２Ｏ１２年３月 二：其一，由于应变测点正位于裂缝处，试验加载导 致裂缝进一步扩展，使得该测点的名义应变急剧增 达并超过了设计上正常使用极限状态的最大荷载标 准，这是由于该路段为城市主干道，车流量大，在现 有交通组织实施前，超载车辆较多。 大，实测应变值远大于计算应变值；其二，计算结构 是按照结构处于未开裂的线弹性状态计算分析而得 到，而实际结构由于局部开裂导致结构自身刚度弱 化，使得实测应变值大于计算应变值。 根据计算成果，主梁的极限状态承载能力满足 ３加固及处理方案 经过计算和综合分析，对该立交跨线桥作如下 处理：根据检测评估报告并结合现场实际情况，修复 旧桥既有病害；主梁横向刚度不够，导致主梁在超载 作用下纵向抗裂能力不足，为了限制桥梁裂缝进一 汽车一２０、挂车一ｉ００级的设计要求，但由于跨中未 设置横隔板，横向连接略为不足，结构整体受力性能 不佳，已出现单板受力的趋势。 步扩展，并适当增大主梁的承载能力富余量，拟对旧 桥主梁进行补强设计（如图５～６所示）。 为了减小梁底的裂缝验算宽度及防止裂缝进一 另外，现场情况的梁底最大裂缝宽度超过设计 规范的裂缝宽度允许值，表明桥上作用的荷载已到 板Ｎｌ 厚８ 图５加固方案断面（单位：ＣＦＩＩ） Ｌ（梁长） 暖 （ａ）主梁立面 ＝２５， ｇ乒５ｏ ｌｏ Ｖ、 贮孔 ，Ｉ×１ｏｏ Ｍ Ｉ Ｉｎ ＝４４５＋２０ｘ４０４５，Ｌｇ２＝２６ｘ４０ Ｌ￣＝９５０， ｌ １００ （ｂ）Ｎ１钢板平面 （ｃ）Ｎ２钢板平面 图６加固方案平立面（单位：ｃｍ） 公 路 与 汽 运 总第１４９期 Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ １７９ 步开展，在梁底１／４￣３／４跨径范围内粘贴纵桥向钢 （如图７所示）。横桥向钢板条布置情况为：主梁跨 板。经计算，每片预制梁体纵桥向粘贴２片钢板条， 中位置布置５片横向钢板条，发挥主梁跨中横隔板 单片钢板条厚度采用８ ｍｍ，宽度采用２５ ｃｍ。另 作用；主梁１／４跨径范围布置２片横向钢板条，发挥 外，根据竣工图资料及现场调查结果，主梁一般构造 纵向钢板条端部锚固作用（钢压条作用）。横桥向钢 中只设置端横隔板及１／４跨横隔板，未见跨中横隔 板条厚度采用８ ｍｍ，宽度采用２５ ｃｍ。纵桥向钢板 板。为了增强主梁的横向连接，改善结构的整体受 与主梁之间的灌注胶层厚度为３～４ ｍｍ，横桥向钢 力性能，对梁体进行横桥向粘贴钢板条（通长）处理 板与纵桥向钢板之间的灌注胶层厚度为３～４ ｍｍ， １０ ４１０（４８５） ４１０（４８５） 一ｊ－ ｌ ５ ’ Ｃ ｌ—ｒ Ｖ／／ｌｌ／ｌｌｌｌｚ ，／／／，，，，，，，／，／，＾ 囝 ％ Ｙ／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／￣ ＼ ，，／，，，，／／／／，／／／／ ＾ ，■ ／，／／／，，／／／／，／／／／／／／／／，，／，／＾ Ｐ／Ｚ／Ｘ／／／／／． ，／，／，，／，，，，／／／，， 鼢 瞄 ／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／］ ，／，，，／，／／／／，／／／／。 暖 Ｕ Ｓ Ｔ 。 。 Ｎ２校讯 ｊ畋 口 Ｖ／／／／／／／／／Ｉ ，／，，，，，，，，，，，／／， 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板的方法对纵梁、横梁进行加固，取得良好效果。 ［１Ｏ］ 张广寅．混凝土简支梁桥单梁受力病害原因与维修加 固措施探讨［Ｊ］．天津建设科技，２０１０（４）． 参考文献： ［１１］李友好，赵豫生．某病害桥横向体外预应力加固实践 ［１３张俊平．桥梁检测［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００２． ［Ｊ］．重庆交通学院学报，２００５，２４（２）． ［２］范立础．桥梁工程［Ｍ］．北京；人民交通出版社，２００１． ［１２］陈淮，张云娜．施加横向预应力加固装配式空心板桥 ［３］宋一凡．公路桥梁动力学［Ｍ］．北京：人民交通出版社， 研究［Ｊ］．公路交通科技，２００８，２５（１Ｏ）． ２０００． ［１３１ 张云娜．施加横向体外预应力加固装配式空心板桥的 ［４１唐友刚．高等结构动力学［Ｍ］．天津：天津大学出版社， 研究［Ｄ］．郑州：郑州大学，２００７． ’ ２００３． ［５１李国豪．桥梁结构稳定与振动［Ｍ］．北京：中国铁道出 收稿日期：２０１ｉ—ｉｉ一２３