重載交通條件下T梁橋橫隔板受力及加固方法分析

吳小兵、夏妮娜

（1.江西交通咨詢有限公司，江西 南昌 330000；2.江西省公路工程有限責(zé)任公司，江西 南昌 330000）

0 引言

現(xiàn)階段，我國交通行業(yè)在不斷發(fā)展和進(jìn)步，重載交通因效能大、效率高儼然成為交通運(yùn)輸發(fā)展的必然趨勢。但是載重超過一定限度，其弊端也暴露無遺。整體荷載較大，會(huì)對橋梁造成一定的損傷，影響橋梁安全性能，對T 梁橋的影響更大。

為此，相關(guān)工作人員需要進(jìn)行詳盡的結(jié)構(gòu)分析和力學(xué)計(jì)算，以確定橫隔板在不同荷載條件下的受力情況，并根據(jù)T 梁橋的實(shí)際損傷情況制訂相應(yīng)的加固方案，根據(jù)損傷的類型和程度采取不同的加固措施、加固材料，以確保加固效果。此外，需要定期進(jìn)行橋梁檢測和監(jiān)測，以及時(shí)掌握橫隔板的新?lián)p傷和變形情況，以便及時(shí)采取修復(fù)和加固措施，延長T 梁橋的使用壽命，并確保其安全運(yùn)行。

1 T 梁橋受力分析

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，重載交通在交通運(yùn)行中的作用和價(jià)值越來越突出。在重載交通發(fā)展的影響下，交通運(yùn)行整體構(gòu)成發(fā)生了一定的變化，貨車數(shù)量呈上升趨勢，在車輛總量中占大比例。

以江西省為例，全省貨車占比為82.3%，客車占比為17.7%。調(diào)查顯示，貨車中以大型貨車為主，大型及大型以上貨車數(shù)量較多，其中特大型貨車占比為49.85%，中小型貨車占比為32.45%。因此，在對T 梁橋荷載情況建立模型分析的過程中，將貨車作為模擬，可以更好地了解T 梁橋?qū)嶋H荷載情況。T 梁橋的整體荷載主要來自貨車的壓力，因此需要將此作為重點(diǎn)研究內(nèi)容，并根據(jù)荷載模型進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，為后續(xù)T 梁橋受力情況分析提供強(qiáng)有力的支持。車輛荷載橫向布置如圖1 所示。

圖1 車輛荷載橫向布置示意圖（單位：m）

2 重載交通條件下T 梁橋橫隔板受力分析

2.1 建立計(jì)算模型

為了更好地對T 梁橋橫隔板受力情況進(jìn)行分析，可以利用MIDAS/Civil 計(jì)算軟件進(jìn)行計(jì)算分析，以保證計(jì)算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及可靠性。構(gòu)建計(jì)算模型的過程中，需要保證其符合相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，保證計(jì)算模型設(shè)計(jì)與規(guī)定規(guī)范及原橋設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)保持一致。

同時(shí)，在計(jì)算過程中，為了保證受力分析的精準(zhǔn)性，需要對T 梁橋進(jìn)行綜合考量，將結(jié)構(gòu)重力、預(yù)應(yīng)力荷載、混凝土收縮變形、橋面鋪裝以及汽車荷載等內(nèi)容納入實(shí)際計(jì)算之中，進(jìn)而保證數(shù)據(jù)結(jié)果的真實(shí)性及可靠性。

在實(shí)際構(gòu)建計(jì)算模型的過程中，可以利用梁格法，為了保證計(jì)算分析的精準(zhǔn)性，可以按照橋梁的實(shí)際情況將T 梁橋橫隔板劃分成3 個(gè)單元，對不同單元的T 梁橋橫隔板的橫截面進(jìn)行定義。在單元模擬中，一般應(yīng)用梁單元模擬方式。為了保證計(jì)算模型的精準(zhǔn)性，得到準(zhǔn)確的T 梁橋橫隔板受力數(shù)據(jù)，對于整體橋梁濕接縫的位置，以橋梁長度為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行單元?jiǎng)澐?，如?0cm 為一個(gè)單元，同時(shí)按照實(shí)際情況建立橫向梁格[1]。橫向梁格如圖2 所示。

2.2 有限元分析

T 梁橋在實(shí)際運(yùn)行過程中，整體結(jié)構(gòu)會(huì)受到橫向振動(dòng)特性的影響，其自身的剛度及強(qiáng)度也會(huì)對整體應(yīng)用造成一定的影響。

此外，T 梁橋結(jié)構(gòu)也會(huì)受到施工及外部荷載的影響，外部荷載主要是指大型貨車運(yùn)行過程中產(chǎn)生的荷載。大型貨車在實(shí)際運(yùn)行過程中產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)頻率與T 梁橋結(jié)構(gòu)橫向自振頻率相似，在這種影響下，會(huì)發(fā)生共振情況。研究人員對T 梁橋此狀態(tài)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)橫向振幅較大，降低T 梁橋應(yīng)用的安全性，容易引發(fā)安全事故。隨后，研究人員分析了運(yùn)動(dòng)頻率與車輛行駛速度、運(yùn)行半波長之間的關(guān)系，得出公式（1）：

式（1）中：f代表運(yùn)動(dòng)頻率，l代表車輛行駛運(yùn)行的半波長，v代表車輛行駛速度。

2.3 荷載組合情況下T 梁橋橫隔板受力分析

T 梁橋在實(shí)際應(yīng)用過程中，除永恒荷載外，過往車輛也會(huì)對橋梁產(chǎn)生相應(yīng)的荷載，如汽車、掛車等。永恒荷載主要是指橋梁預(yù)應(yīng)力荷載、混凝土收縮變形、橋梁上部結(jié)構(gòu)自重和橋面鋪裝防撞墻。T 梁橋在實(shí)際應(yīng)用中需要承擔(dān)多種荷載，一般是永恒荷載與其他荷載的組合，隨后相關(guān)研究人員對受力情況進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算[2]。其中預(yù)應(yīng)力荷載按照標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1570MPa計(jì)，張拉控制力為：

0.75×1570MPa=1177.5MPa

實(shí)際進(jìn)行計(jì)算之前，需要對橋梁承載能力的極限狀態(tài)以及正常使用極限狀態(tài)下的抗彎承載力進(jìn)行計(jì)算，具體如表1 所示。

表1 T 梁橋橫隔板抗彎承載力

從表1 可以看出，T 橋梁的承載能力以及正常使用極限狀態(tài)下，橫隔板均滿足相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)。因此，相關(guān)研究人員進(jìn)行了深入研究和分析，了解T 梁橋橫隔板實(shí)際受力情況，分析T 梁橋橫隔板出現(xiàn)病變的原因，發(fā)現(xiàn)T 梁橋橫隔板發(fā)生病變主要在于結(jié)構(gòu)受力，在重載交通條件的影響下，很容易對T 梁橋的整體結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的不良影響。

此外，在實(shí)際施工過程中，施工工藝以及施工環(huán)境等因素也會(huì)對T 梁橋橫隔板的應(yīng)用情況造成一定的影響。

T 梁橋橫隔板主要承擔(dān)橋梁以及過往車輛產(chǎn)生的荷載，也可以傳遞梁間彎矩及剪應(yīng)力。在重載交通的影響下，橋梁承擔(dān)的荷載發(fā)生了一定的變化，荷載逐漸提升，T 梁橋下部會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的拉應(yīng)力，最終導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。此現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致抗剪裁面被削弱，在剪應(yīng)力及彎矩的作用下，T 梁橋橫隔板出現(xiàn)損壞，影響橋梁應(yīng)用的安全性及穩(wěn)定性。

3 重載交通條件下T 梁橋橫隔板加固方法分析

由于T 梁橋橫隔板產(chǎn)生的病害不僅會(huì)降低橋梁的使用年限，也會(huì)對行車的安全性造成一定的不良影響。

因此，相關(guān)研究人員針對T 梁橋橫隔板的病害原因進(jìn)行了深入研究，并根據(jù)實(shí)際情況提出加固方法，進(jìn)而提升T 梁橋橫隔板的使用年限，同時(shí)對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，提升整體剛度及強(qiáng)度。

在實(shí)際進(jìn)行加固的過程中，主要是針對裂縫以及銹蝕等進(jìn)行處理，包括路面裂縫、混凝土破損以及鋼筋銹蝕等。裂縫、破損以及鋼筋銹蝕，都會(huì)對混凝土結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的不良影響，降低整體穩(wěn)定性，影響車輛運(yùn)行的安全性。對T 梁橋橫隔板進(jìn)行耐久性加固，可以延長T 梁橋橫隔板的使用年限，可以減少損傷，降低后續(xù)重建的成本支出[3]。

相關(guān)研究人員在分析T 梁橋橫隔板受力情況的基礎(chǔ)上，提出以下幾種有效的加固方法：

第一，擴(kuò)大橫隔板截面。此加固方法的限制性比較小，適用于不同類型的T 梁橋橫隔板加固，而且在實(shí)際應(yīng)用過程中，工廠可以直接按照模板生產(chǎn)制作新增的鋼槽，可以從根本上保證構(gòu)件質(zhì)量，有效提升T梁橋橫隔板的抗彎強(qiáng)度及抗剪強(qiáng)度。但此方法在實(shí)際應(yīng)用中也存在一定的弊端，會(huì)增加T 梁橋橫隔板自身重量，影響主梁受力情況。針對此情況，需要在施工過程中在T 梁橋橫隔板上配置鋼筋。

在實(shí)際施工過程中，需要保證鋼槽位置的精準(zhǔn)度，這對施工人員的技術(shù)水平提出了更高的要求。研究調(diào)查顯示，應(yīng)用此方法效果良好，可以提升近60%的承載力，但在實(shí)際應(yīng)用過程中，工作人員一定要考慮主梁受力情況，并對其進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，以有效發(fā)揮此方法的最大作用和價(jià)值。

第二，兩側(cè)粘貼鋼板。由于擴(kuò)大橫隔板截面加固方法會(huì)增加T 梁橋橫隔板自重，還需要考慮主梁的受力情況，且施工工期相對較長，因此部分施工團(tuán)隊(duì)針對T 梁橋橫隔板加固，選擇粘貼鋼板的方法。該方法是在T 梁橋橫隔板下緣兩側(cè)的位置粘貼鋼板，同時(shí)結(jié)合貼錨方式，可以從根本上提升T 梁橋橫隔板強(qiáng)度與剛度，保證橋梁的穩(wěn)定性。

此加固方法操作更加簡單、便捷，能夠節(jié)約一定的時(shí)間資源，且不會(huì)大幅度提升T 梁橋橫隔板自重，因此不會(huì)對主梁的受力情況造成嚴(yán)重影響。但此方法在實(shí)際應(yīng)用中也有一定的限制，只適用于形狀規(guī)則的T 梁橋橫隔板。在實(shí)際進(jìn)行鋼板粘貼的過程中，需要考慮粘貼高度對T 梁橋橫隔板抗彎能力造成的影響，通常可以將其粘貼在50cm 左右的位置，效果更好[4]。

其中，粘貼U 形鋼板是粘貼鋼板的一種形式，其效果更好，較兩側(cè)粘貼鋼板可以提升T 梁橋橫隔板40%的承載能力。在T 梁橋橫隔板上粘貼U 形鋼板，不會(huì)影響T 梁橋橫隔板自身重量，不會(huì)影響橋梁主梁受力情況，且施工操作更簡單、方便，該方法也因此成為規(guī)則T 梁橋橫隔板加固的主要方法。

4 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段我國交通行業(yè)在不斷發(fā)展和進(jìn)步，尤其是重載交通發(fā)展很快，對橋梁建設(shè)施工提出了更高的要求，主要是因?yàn)橹剌d運(yùn)行會(huì)對T 梁橋橫隔板造成不良影響，降低其承載能力。文章對T 梁橋橫隔板的受力進(jìn)行相應(yīng)分析，通過文獻(xiàn)調(diào)查的方式了解了T 梁橋橫隔板的病害成因，提出有效的加固處理方法，以期促進(jìn)T 梁橋橫隔板的承載能力的提升，使其更好地適應(yīng)重載交通發(fā)展的新形勢，保證T 梁橋的穩(wěn)定性與安全性。