特載車輛過橋加固措施及安全性評估

武 建，汪永蘭

(江蘇省交通規(guī)劃設計院股份有限公司)

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特載車輛過橋加固措施及安全性評估

武 建，汪永蘭

(江蘇省交通規(guī)劃設計院股份有限公司)

總結了特載車輛過橋的加固措施，對改變結構體系法加固方法進行了實橋介紹，最后對加固后橋梁的安全性評價、配車要求、過橋管理等提出了技術建議。

大件運輸；特載車輛；加固；安全性評估

1 特載車輛過橋的加固措施

1.1 改變結構體系法

改變結構體系加固法通常是采用一定的技術措施改變原有橋梁結構的受力體系，降低控制截面內力，改善橋梁的受力性能，提高橋梁結構承載能力的一種加固方法。常用的技術措施有：將單孔簡支梁通過加中間支撐改為連續(xù)梁，將多孔簡支梁梁端相連改為連續(xù)梁，將帶掛梁的懸臂梁橋改為連續(xù)剛構橋，將中、下承式拱改變?yōu)楣?斜拉組合體系，將連續(xù)梁、連續(xù)剛構橋改變?yōu)榘Ｋ崩瓨?。這種加固方法可與增大截面法、粘鋼板發(fā)等綜合使用，加固效果較好且對交通影響較小。但由于對橋梁結構的整體受力改變較大，對加固的橋梁需進行全面的方案制定及比選。例如較為常用的將單孔簡支梁通過加中間支撐改為連續(xù)梁的方案，由于主梁跨中截面由正彎矩截面變?yōu)樨搹澗亟孛妫缰薪孛嫔暇壟浣钔^弱，需作為結構計算的重點。

1.2 增大截面加固法

(1)加厚橋面板加固法

該方法是將原有橋面鋪裝拆除，在原橋面板上澆筑鋼筋混凝土補強層，以提高橋梁結構的抗彎剛度和承載能力。這種方法由于增加了較多恒載，對基礎的承載能力要求較高，需要對下部結構及地基的承載能力進行驗算，必要時需進行地基的處理。

(2)增焊主筋加固法

當梁的主筋應力超過容許范圍，而又受到橋下凈空限制時，可采用只增焊主筋的方法進行加固。因增加的鋼筋一般無法穿過支座錨固，需將新增鋼筋焊接在原主筋上。

(3)增大梁腋法等

增大梁腋法是將梁的下翼緣加寬加高，擴大梁的斷面，在新增斷面中增設主筋。

增大截面法具有施工工藝成熟，提高承載力效果佳，加固費用低等優(yōu)點。為了使新增加的截面和原截面盡可能共同參與受力，加固實施前應采取措施卸除全部活載及部分恒載。采用增大截面加固法時，新老混凝土交界面除了進行鑿毛處理外，還應采取涂刷界面膠、種植剪力銷等措施，已保證新老混凝土共同受力。

1.3 體外預應力加固法

體外預應力加固法是通過增設體外預應力索對既有結構主動施加外力以改善原結構的受力狀況，屬于無粘結預應力的一種。此方法可以改變原結構內力分布并降低其應力水平，也可以使常規(guī)的被動加固結構中所具有的應力滯后現(xiàn)象得以消除，使后加部分與原結構能較好地協(xié)同工作，從而顯著提高結構總體的承載能力。體外預應力加固法具有施工方便、恒載增加小、體外索可檢測可補張等有點，適用于采用一般方法無法加固或加固效果不理想的大跨徑橋梁加固。

1.4 粘貼碳纖維布或鋼板加固法

該方法是用粘結劑將碳纖維布或鋼板等片材牢固地粘貼于需要加固的橋梁結構表面，并采取適當?shù)腻^固措施，使其與原結構共同受力，以達到提高結構承載力、延長結構使用壽命的目的。該方法施工方便、所占空間小、加固施工周期短、對橋上交通影響較小。

2 特載車輛過橋的安全性評估

2.1 安全性評估的流程

特載車輛過橋的安全性評估流程為：首先收集相關技術資料；然后進行橋梁結構動力性能測試、外觀缺陷檢查及材質與耐久性參數(shù)檢測；最后進行特載車輛過橋的安全性評估并提出加固措施及建議。

2.2 安全性評估的計算方法

(1)等效荷載評估法

橋梁結構控制截面的最大內力可通過該截面內力影響線最不利加載求得，將橋梁需要通行的特殊荷載與設計標準荷載或經(jīng)過驗算的可通行特載相比較，便可初步對超重車輛過橋的可行性進行判定。由于特載車輛型號繁多、性能各異，若對每種車輛作用下的橋梁控制截面的受力情況進行詳細計算比較厚后再作出判別，在時間和精力上都難以保證。因此，等效荷載評估方法對運輸設備車輛的選擇及橋梁加固方案的初步制定具有較好的實用性。

(2)實際荷載檢算法

運輸車輛、過橋方案及加固方案確定后，需要對超載車輛過橋的安全性進行全面的檢算。安全性計算的主要構件包括上部結構主要承重構件、下部結構墩臺及基礎。由于超載車過橋時要求不變速、不制動且限速5 km/h，所以計算時不計沖擊震動的影響。

要驗算判定橋梁能否通過超重車，須按超重車的縱向不利位置算出結構各構件的內力最大值，并考慮橋梁橫向分布的影響，即乘以橫向分布系數(shù)。然后再與規(guī)范限值進行比較，如小于限值，則證明可安全通過超重車輛；反之需重新確定運輸車輛及橋梁加固方案。

由于多數(shù)橋梁都經(jīng)過多年的運營，構件材質可能存在不同程度的劣化。在安全性計算前還應進行橋梁缺損狀況檢查評估，以得到橋梁各構件的實際狀態(tài)參數(shù)。

2.3 安全性評估實例

(1)橋梁概況

某橋梁全長44.04 m，跨徑布置為3×13 m，上部結構采用13 m先張法預應力混凝土空心板梁，橋梁全寬49 m，凈寬43 m。下部結構采用樁柱式墩臺和鉆孔灌注樁基礎，墩柱直徑φ1.0 m，樁基直徑φ1.2 m。支座為GYZ型板式橡膠支座，橋面設雙向橫坡1.5%，橋面鋪裝10 cm混凝土現(xiàn)澆層和9 cm瀝青混凝土。設計荷載為：公路-I級；地震基本烈度：Ⅶ度。

為了通過重約1 300 t的重車，采用在通過重車的一幅橋增加橋墩的加固方式，將原13 m跨度簡支梁轉換為(4.0+5.0+4.0)m三跨連續(xù)梁，新增橋墩采用樁柱式墩，墩柱為直徑100 cm的鋼筋混凝土柱，柱頂與120 cm×110 cm的鋼筋混凝土蓋梁連接，樁基采用直徑120 cm的鋼筋混凝土樁。

(2)大件車輛荷載及過橋方案

①大件車輛荷載

本橋擬通過重車為4縱列23軸索埃勒平板重車，每個軸縱向間距均為1.5 m，車貨總重1 299.1 t。裝載設備后一般情況下每軸是均布載荷，特殊情況下最大壓差為10 bar，按照此情況計算，4縱列23軸線分三點支撐，前面4縱列8軸線為一點，后面4縱列15軸線為兩點，其中2縱列15軸線為一點，每一點軸載荷均布，前一點與后兩點壓差為10 bar，經(jīng)計算前點4縱列軸載為54.35 t，橫向每個輪胎載荷為3.4 t，后兩點4縱列軸載為57.01 t，橫向每個輪胎載荷為3.56 t。安全性評估計算時，偏安全所有軸重均取57.01 t。

②過橋方案

超重車輛過橋時盡可能從橋梁中心線附近通過，以避免由于橋梁局部受力過大而產(chǎn)生局部破壞或傾覆。本次大件車輛通行區(qū)域為8#～16#板所對應的橋面區(qū)域(板梁沿車輛前進方向由左至右依次編號為1#～25#板)。車輛過橋時，沿限定區(qū)域的中心線，以不大于5 km/h的速度勻速行進，不得在橋上停留、變速、制動。大件車輛通行期間，禁止其他車輛和行人通行。

③安全性評估結果

a 橫向分布計算

采用鉸接板法計算得到各板梁的橫向荷載影響線，結合大件車輛的車輪橫向布置，計算得到大件車輛荷載橫向分布系數(shù)。計算結果表明，在預定車輛過橋方案的車輛荷載作用下，橫向分布系數(shù)跨中截面及支點截面最大值分別為0.088 8和0.186 1，位于12#梁。選12#梁進行驗算，橫向分布系數(shù)偏安全沿縱橋向均取0.186 1。

b 橋梁結構建模

采用結構有限元分析軟件建立12#板梁的單梁模型，進行加載分析。板梁共劃分為26個單元，27個節(jié)點。本橋在增設橋墩加固后，受力體系發(fā)生變化，由一孔13 m簡支梁變?yōu)?4 m+5 m+4 m)三跨連續(xù)梁。模擬計算時結構受力按兩階段考慮，上部結構在恒載作用下為原結構受力模式，大件車輛荷載作用下，新增橋墩開始受力采用連續(xù)梁受力模式。

c 承載力驗算

板梁承載能力極限狀態(tài)組合下，跨中截面最大彎矩效應值為624.1 kN·m，跨中截面抗力為808.5 kN·m，主梁抗彎承載能力驗算滿足規(guī)范要求，特載車輛可以安全通過橋梁。

3 特載車輛過橋的應急預案

(1)橋梁結構發(fā)生異常情況應急預案

大件車輛通過橋梁及涵洞時，應安排專人在橋下對橋涵結構進行觀測，如發(fā)現(xiàn)有較大的變形或結構損壞等異常情況時應立即停止運輸，待查明原因確保安全后再通過橋涵。

(2)橋梁引道路基局部沉降應急預案

由于橋梁引道路基可能存在局部缺陷，在運輸過程中路基可能出現(xiàn)局部沉降從而影響貨物及車輛的安全，當出現(xiàn)這種情況時應停止運輸，在路基沉陷部位臨時鋪設鋼板，以確保車輛安全通過。

(3)車輛突發(fā)故障應急預案

在運輸前，應對特種車輛進行全面檢查，并通知維修人員及備用車輛待命。如在過橋途中輛出現(xiàn)故障，立即安排維修技術人員進行維修。如確定無法維修，及時調用備用車輛進行運輸。

(4)設備松動應急預案

運輸過程中，因客觀原因導致捆扎松動的情況下，由隨從的質量監(jiān)控人員及專家認真分析松動的原因，重新制定切實可行的加固方案，對大件設備進行重新加固。

4 結 論

(1)特重車輛過橋時應對橋梁采取臨時的加固措施并進行全面的安全性評估，以減小特重車輛對橋梁的損傷，確保橋梁安全。

(2)為了盡量減小重車對橋梁結構的影響，建議使用軸數(shù)相對較多、軸距相對較大(軸線荷載較小)的掛車進行運輸；盡量選擇橫向車輪較多的配車，且車輪的橫向間距宜均勻布置。

(3)特重車輛過橋前應根據(jù)實際情況制定全面的應急預案，過橋過程中加強全過程的管控，確保車輛順利過橋。

[1] 顧勇軍.特載車過橋的可靠度評估及對策研究[D].浙江工業(yè)大學碩士學位論文，2006.

[2] 公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范(JTG H11-2004)[S].人民交通出版社.

[3] 公路橋涵設計通用規(guī)范(JTG D60-2004)[S].人民交通出版社.

[4] 范立礎.橋梁工程(上、下冊)(橋梁工程專用)第二版[M].北京:人民交通出版社，1993.

2015-04-18

武建(1982.-)，男，河北張家口人，工程師，研究方向：橋梁工程。

U445.1

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1008-3383(2015)11-0118-02