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      在役簡支梁橋加固后力學(xué)性能研究

      2024-02-22 09:48:00袁和旭
      關(guān)鍵詞:簡支梁橋和尚抗剪

      袁和旭

      (中鐵城際規(guī)劃建設(shè)有限公司安徽分公司,安徽 合肥)

      引言

      作為中小跨徑橋梁的主力橋型,簡支梁橋具有結(jié)構(gòu)形式簡單、施工高效等特點(diǎn),已在我國早期橋梁建設(shè)中普遍應(yīng)用。然而,受環(huán)境與超載等影響,以前修建的部分簡支梁橋損傷嚴(yán)重,已無法適應(yīng)現(xiàn)代交通發(fā)展的需求。相比新建,橋梁加固不僅可以節(jié)約投資成本,而且對周圍交通影響較小。加固后結(jié)構(gòu)力學(xué)行為事關(guān)橋梁服役安全,已受到相關(guān)學(xué)者的廣泛關(guān)注[1-2]。其中,徐行軍[3]以某簡支T 梁橋?yàn)轫?xiàng)目依托,改進(jìn)了現(xiàn)有簡支梁橋粘貼鋼板加固技術(shù)。范鋒[4]通過比較簡支T 梁加固中常用的三類方法,分析了各種方法的適用條件。最近,劉碧珣[5]總結(jié)了高速公路橋梁的常見病害及形成原因,并針對各類病害提出了相應(yīng)加固方法?,F(xiàn)有研究豐富了橋梁加固理論,然而橋梁加固是一個(gè)系統(tǒng)工程,至今仍處于不斷完善階段。為此,本文以鏡湖區(qū)和尚橋?yàn)楣こ瘫尘?,結(jié)合最新檢測結(jié)果,通過建立橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型研究了在役簡支梁橋加固后的力學(xué)性能。

      1 工程概況

      鏡湖區(qū)荊十公路和尚橋位于方村街道,跨越方村河。該橋于1995 年10 月建成通車,目前已運(yùn)營27年。橋梁全長為116.08 m,上部結(jié)構(gòu)采用5×20 m 鋼筋混凝土T 型梁,每跨6 片T 型梁,主梁結(jié)構(gòu)體系為結(jié)構(gòu)簡支、橋面連續(xù)。橋面寬度為9.4 m,橫向布置為1.2 m(輕質(zhì)鋼欄桿及人行道)+7.0 m(機(jī)動(dòng)車道)+1.2 m(輕質(zhì)鋼欄桿及人行道)。下部結(jié)構(gòu)橋臺采用重力式橋臺,橋墩采用雙柱式橋墩。橋面鋪裝采用混凝土鋪裝,支座采用板式橡膠支座;全橋伸縮縫采用型鋼伸縮縫。橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)為汽-20 級。圖1 和圖2 分別為和尚橋橋型布置和橫斷面。

      圖1 和尚橋橋型布置(cm)

      圖2 和尚橋橫斷面(cm)

      2 主梁病害分析

      根據(jù)《和尚橋特殊檢查報(bào)告》(蘇交科集團(tuán)檢測認(rèn)證有限公司,2021 年07月),和尚橋上部結(jié)構(gòu)檢查中發(fā)現(xiàn):T 梁翼板出現(xiàn)13 處破損露筋,面積為5.09 m2,露筋長0.5m,1 處脫模露筋,面積為1.8 m2,露筋長0.3 m;底板出現(xiàn)1 處脹裂露筋,長度為0.4 m,1 處破損,面積為0.06 m2,1 處加固板脫節(jié);腹板出現(xiàn)5 處破損露筋,面積為0.65 m2,露筋長0.8 m,多處脹裂露筋,面積為0.06 m2,露筋長8.0 m,出現(xiàn)5 條豎向裂縫,總長度為5.6 m,裂縫寬度均<0.15 mm,出現(xiàn)2 條水平裂縫,總長度為3.9 m,裂縫寬度均≥0.15 mm。部分主梁病害見圖3。

      圖3 主梁病害

      根據(jù)現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù),檢測構(gòu)件中蓋梁混凝土強(qiáng)度推定值在41.2~42.9 MPa之間,T 梁混凝土強(qiáng)度推定值在45.1~52.3 MPa 之間。

      3 主梁加固后力學(xué)性能分析

      3.1 主梁抗彎驗(yàn)算

      本文采用有限元分析軟件MIDAS CIVIL 對和尚橋改造后的主梁進(jìn)行建模驗(yàn)算,分析中結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.1,設(shè)計(jì)荷載為公路-Ⅱ級,溫度荷載為整體升溫23.3 ℃、整體降溫21.7 ℃。主梁采用組合截面建立梁格模型,共劃分101 個(gè)單元,105 個(gè)節(jié)點(diǎn)。所建立的有限元模型如圖4 所示。

      圖4 和尚橋主梁結(jié)構(gòu)模型

      荷載基本組合下主梁內(nèi)力包絡(luò)見圖5,其中圖5(a)為彎矩包絡(luò),圖5(b)為剪力包絡(luò)。

      圖5 和尚橋主梁內(nèi)力包絡(luò)

      按照《公路鋼混組合橋梁設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》(JTG/T D64-01-2015)第7.2.1條對鋼梁進(jìn)行抗彎承載力驗(yàn)算,驗(yàn)算結(jié)果見圖6。

      圖6 荷載基本組合下鋼梁正應(yīng)力包絡(luò)(MPa)

      主梁抗彎承載力驗(yàn)算結(jié)果見表1。

      表1 主梁抗彎承載能力驗(yàn)算結(jié)果

      3.2 主梁抗剪驗(yàn)算

      按照《公路鋼混組合橋梁設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》(JTG/T D64-01-2015)第7.2.2條對鋼梁進(jìn)行抗剪承載力驗(yàn)算,持久狀況承載能力極限狀態(tài)剪力包絡(luò)見圖7。

      圖7 久狀況承載能力極限狀態(tài)剪力包絡(luò)(MPa)

      主梁抗剪承載力驗(yàn)算結(jié)果見表2。

      表2 承載能力組合主梁抗剪驗(yàn)算

      基于上述驗(yàn)算結(jié)果,可以斷定加固后簡支梁橋主梁的抗彎、抗剪承載力均滿足規(guī)范要求,處于安全狀態(tài)。

      4 結(jié)論

      橋梁加固對保障在役橋梁結(jié)構(gòu)安全具有重要意義。本文依托鏡湖區(qū)和尚橋,結(jié)合檢測結(jié)果,建立了橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型,并以此研究了在役簡支梁橋加固后的力學(xué)性能。結(jié)果表明該簡支梁橋加固后主梁承載力滿足規(guī)范要求,即加固后的主梁結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)。

      參考文獻(xiàn)究[J].四川建材,2023,49(10):173-175.

      [2]沈偉.舊橋檢查評定及加固處治設(shè)計(jì)[J].福建交通科技,2022(9):91-94.

      [3]徐行軍.簡支梁橋加固與技術(shù)改造[J].江西建材,2021(11):157-158.

      [4]范鋒.采用粘貼鋼板加固和增大截面法加固簡支梁舊橋效果分析[J].福建交通科技,2022(1):69-72.

      [5]劉碧珣.高速公路橋梁常見病害與加固探析[J].交通科技與管理,2023,4(18):75-77.

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