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橋梁結構加固設計安全性分析

文檔作者：曹揚文檔來源：滄州雙盛公路工程咨詢有限公司		點擊數：	更新時間： 2021年06月17日
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橋梁結構加固設計安全性分析
■曹　揚　■滄州雙盛公路工程咨詢有限公司，河北　滄州?。埃叮?０００
摘　要：橋梁結構所具有的安全性能已經成為國內橋梁建設過程中必須面對和
解決重點問題。文章以某一橋梁加固為例，秉承方便施工以及不改變橋
梁原有結構的加固理念，對加固后的橋梁結構安全性進行了分析，望為
與其結構相同的橋梁加固提供相應參考。
關鍵詞：橋梁結構　加固設計　安全性　分析
根據某橋在實際運行過程中，很有可能會發(fā)生支座脫空事故，因此
可以利用設置橋梁偏心支座和調整支座間距的方法來防止脫空事故發(fā)
生。２ 號橋墩被布置在高速公路的分割區(qū)之內，會受到空間的限制，因
此，應使用獨特的橋墩進行設置。通過計算可知，此支座規(guī)格與相求相
符合，所以，加固設計時，應該在２ 號墩設置不變的情況下進行計算分
析。１ 、３ 兩號橋墩的實際橫向寬度是３０ｍ，不能進一步加大，因此可應
用偏心單支座的方法進行。０、４ 兩號墩座的具體間距應該由箱梁受力
的要求決定，其他方面的影響因素非常小。對此，筆者在下文重點分析
了橋梁結構的具體加固設計。
１ 　工程概況
某一高速公路的主線跨徑是（２４ ＋２１ ３ ＋２１ ３ ＋２４）ｍ 箱梁橋，平
面處于Ｒ ＝１ ６０ｍ 的左偏圓和Ａ －１ ４５ 的左偏緩和的兩種曲線之上。橋
梁的箱底寬４５ｍ，箱梁的頂板橫向寬度是１ １ ５ｍ，箱梁的梁高是２５ｍ，
翼緣懸臂長是３２ｍ，頂底板的厚度是２６ｃｍ，腹板由跨中到橫梁位置，主
要由６０ｃｍ 過渡到８０ｃｍ；箱梁中心位置設置了寬２５ｍ 中橫隔梁，并在
梁端設置寬１ ６ｍ 的端橫隔梁［１ ］。
２　對橋梁結構進行計算
在設計橋梁結構加固方案時，可以通過調整橋臺支座間距和設置１
號與３ 號橋墩的支座偏心，來對橋梁的結構受力加以改善，以防止支座
出現(xiàn)脫空現(xiàn)象。通過調試計算后明確，０ 號與４ 號這兩座橋臺間的距離
應該被調整到４４ｍ，１ 號和３ 號橋墩的支座一共向外圓弧偏心０５５ｍ，
橋臺的內側與外側的支座都沒有負反力出現(xiàn)。為了讓支座橫橋向的實
際受力要求得到滿足，１ 、３ 兩號的墩橫向應根據約束和活動分別進行
計算，主梁離散屬于空間梁單元，應該采?。停桑模粒?來分析計算［２］。
Φｓ１ ５２ 是低松弛鋼絞線，彈性模量是Ｅｐ ＝１ ．９５ ×１ ０５ ＭＰａ ，標準
強度是ｆｐｋ ＝１ ８６０ＭＰａ ，錨下張拉力是σｃｏｍ ＝０．７５ ×ｆｐｋ ＝１ ３９５ＭＰａ ，
管道的偏差系數是ｋ ＝０．００１ ５ ，管道的磨阻系數是μ＝０．３ 。一期恒
載：根據斷面的實際尺寸對重量進行計算，箱梁混凝土的總容重量應該
按照２６ ｋＮ ／ｍ３ 取值，因為內弧和外弧的長度不相等，所以自重扭矩應
該是７５６ｋＮ·ｍ。二期恒載：單側鋼護欄應該是７ ｋＮ ／ｍ，瀝青砼應該
是２２８ ｋＮ ／ｍ，二期總恒載是３６８ ｋＮ ／ｍ，因為內弧和外弧的長度不相
同，二期恒載的扭矩是每米３２９ｋＮ·ｍ。在對支承反力進行計算時，應
該對公路－Ⅰ級以及１ ３ 倍公路－Ⅰ級和５５ｔ 重車這幾種工況進行分
析，抗裂驗算和結構承載力應該根據公路－Ⅰ級進行計算。體系降溫
與升溫作用應該根據－１ ０℃、＋３０℃取值；梯度的實際溫度差根據《公
路橋涵設計規(guī)范》中的梯度溫度規(guī)定進行計算，日照的正溫差Ｔ１ 和Ｔ２
分別應用１ ４℃、５５℃，日照的反溫差Ｔ１ 和Ｔ２ 分別應用－７℃、－
２７５℃。
因為我國彎橋經常出現(xiàn)傾覆以及超載現(xiàn)象，在對此橋的汽車荷載
值取定時，應對以下幾種情況進行分析：首先，按照標準的車道荷載對
橋體結構的正常使用極限和極限承載力進行驗算；其次，按照標準驗算
１ ３ 倍車道的實際荷載力；最后，根據標準驗算６０ｔ 車輛的前后輪的荷
載力［３］。
３　分析計算結果
３．１ 　分析支承反力
通過計算分析橋梁實際運營過程中最小和最大支座反力后得知，
圓弧內側支座會在三種情況下出現(xiàn)負反力，即在運營時發(fā)生支座脫空
情況。與此同時，１ 、３ 兩號墩的支座設計規(guī)格是ＧＰＺ，與受力要求不相
符合。所以，必須調整本橋的支座設置。
３．２　上部箱梁在正常使用下的極限計算
箱梁實際使用情況下，正截面的壓應力計算，具體規(guī)范限制是：σｋｃ
＋σｐｔ ≤ ０．５ｆｃ
ｋ ＝１ ６．２ＭＰａ 。通過計算可知，使用階段箱梁的正截面最
大應力是１ ２８ＭＰａ，實際規(guī)范限制應該在０．５ｆｃ
ｋ ＝１ ６．２ＭＰａ 的范圍內，
與規(guī)范要求相符合。箱梁實際使用時，計算混凝土的主壓應力，具體規(guī)
范限制是：σｃｐ ≤ ０．６ｆｃ
ｋ ＝１ ９．４４ＭＰａ ，箱橋梁截面主壓應力最大是
１ ２８ＭＰａ，實際規(guī)范限制應該在０．６ｆｃ
ｋ ＝１ ９．４４ＭＰａ 范圍內，與規(guī)范要求
相符合。
３．３　計算分析箱梁斜截面的抗裂力
根據混凝土的構件進行計算，其具體規(guī)范限值是：σｔｋ ＝０．７ｆｔ
ｋ ＝
１ ．８５５ＭＰａ 。在短期效應的組合下，最大的主拉應力是１ ４ＭＰａ，與斜截
面的實際抗裂要求相符合。短期情況下，計算應力主要就是對構件在
具體自重以及預應力的荷載作用下，計算截面邊緣的法向應力。具體
的規(guī)范限制是：σｔｃｃ ≤ ０．７ｆ＇ｃｋ ＝２０．４ＭＰａ ，在對抗壓容許應力進行計算
時，混凝土的實際抗壓標準應該是ｆ＇ｃｋ ＝０．９ｆｃ
ｋ 。
當σｔｃｔ ≤ ０．７ｆ＇ｔｋ ＝１ ．８５５ＭＰａ 時，預拉區(qū)應配置其他配筋率不小于
０２％的縱向鋼筋。通過對計算結果分析可知，施工時主梁的最大法向
壓應力是８７９ＭＰａ，實際施工過程中沒有拉應力出現(xiàn)與規(guī)范要求相滿
足［４］。
３．４　對抗傾斜系數進行設計
針對此橋支座的實際布置情況而言，外弧面積越大，傾覆的幾率就
越大，因此，通過計算分析可知，為了使支座不發(fā)生傾覆，傾覆線應該設
置在１ 、２ 兩號墩的支座中心連接處，還可以設置在２、３ 兩號墩的支座
中心連接處，因為這座橋左右是對稱的，所以，只要對其中的一種方法
進行驗證即可。
４　結　語
通過對此橋梁進行計算分析后可知，圓弧內側支座會在三種情況
下發(fā)生脫空情況。支座橫向應力大于豎向承載力的１ ２％時，１ 、３ 兩號
墩的外弧反力要比承載力大。主梁的斜截面抗剪力、正截面抗彎力、截
面抗扭力與規(guī)范要求相符合；主梁的斜截面抗裂能力以及正截面的抗
裂能力、混凝土構建的標準要求相符合；主梁的斜截面主壓應力以及正
截面壓應力和鋼束拉應力與規(guī)范要求相符合。這證明此橋所使用的加
固方法比較合理，能夠使橋梁安全性能得到滿足。
參考文獻
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２０１ ６ 年第５ 期（總第１ ８２ 期）　　　　　　　　　　　　　　江西建材　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　交通工程

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