張智暉

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)的帶掛梁T型剛構(gòu)橋，提出塔索體系的加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)和措施。研究結(jié)果表明：采用塔索體系加固方法，橋梁的跨中彎矩及懸臂梁梁端撓度大為減小，承載能力明顯提高，動(dòng)力響應(yīng)性能有效改善。該方法是一種針對(duì)早期修建帶掛梁T型剛構(gòu)橋的有效加固方法，具有一定的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。

Abstract： In view of the traditional T-shape rigid frame bridge with suspended beam， the main points and measures of reinforcement design for strengthening T-shape rigid frame bridge with suspended beam by pylon and cable system is proposed. The results from field testing show that： the mid-span bending moment of reinforced bridge and deflection of cantilever beam are reduced obviously after the reinforcement， and the bearing capacity is greatly improved， the integral rigidity and the dynamical response performance of combinative structure are strengthened availably. It is proved that it is an effective method to reinforce the existing T-shape rigid frame bridge with suspended beam and enhance its bearing capacity. The definite theory significance and practical engineering value can be used in similar bridge engineering.

關(guān)鍵詞：塔索體系;帶掛梁T型剛構(gòu)橋;受力特性;加固設(shè)計(jì);承載能力

Key words： pylon and cable system;T-shape rigid frame bridge with suspended beam;mechanical behavior;reinforcement design;bearing capacity

中圖分類號(hào)：U448? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）28-0218-02

0? 引言

20世紀(jì)70年代末至90年代初，我國(guó)修建的大跨徑梁式橋中，帶掛梁的預(yù)應(yīng)力混凝土T型剛構(gòu)橋是主要橋型之一[1]。近年來，國(guó)內(nèi)已建成的帶掛梁預(yù)應(yīng)力混凝土T型剛構(gòu)橋普遍出現(xiàn)不同程度的懸臂梁梁端下?lián)线^大、梁體局部裂縫、橋面開裂等問題[2-4]。目前，國(guó)內(nèi)針對(duì)梁式橋采用的加固方法主要有粘貼碳纖維布加固法、體外預(yù)應(yīng)力加固法[5-7]及改變結(jié)構(gòu)體系加固法[8-11]等。本文以某四跨帶掛梁的T型剛構(gòu)橋?yàn)楣こ桃劳?，提出塔索體系加固法。

1? 工程背景

某四跨帶掛梁的T型剛構(gòu)橋，孔徑組合為60m+2×90m+60m，共300m。設(shè)計(jì)荷載為汽車-20級(jí)，掛車-100級(jí)。加固前懸臂梁梁端下?lián)厦黠@，箱梁頂板出現(xiàn)多處縱向受力裂縫，在車輛荷載作用下橋梁振幅較大。加固前主橋總體布置如圖1所示。

2? 加固措施

采用塔索體系加固法，分別在原橋承臺(tái)上的中跨橋墩兩側(cè)加設(shè)橋塔，兩側(cè)分別對(duì)稱增設(shè)斜拉索，在每跨結(jié)構(gòu)中都形成了多個(gè)類似小跨徑的連續(xù)梁形式，改善原有被加固橋梁結(jié)構(gòu)的受力特性。加固后橋跨結(jié)構(gòu)形成了帶掛梁的原T構(gòu)、主塔和斜拉索組合而成的新結(jié)構(gòu)體系，橋上設(shè)置雙向兩車道，橋面布置為0.5m+9.8m+0.5m，共10.8m，設(shè)計(jì)荷載為公路-Ⅱ級(jí)。加固后單T構(gòu)立面示意如圖2所示。

3? 空間理論分析

采用空間有限元軟件MIDAS/Civil進(jìn)行計(jì)算，加固后計(jì)算模型如圖3所示。

3.1 靜力分析

加固前主墩轉(zhuǎn)動(dòng)引起的撓度占懸臂梁梁端總撓度位移百分比的27%，主墩墩身剛度較弱。加固后主墩轉(zhuǎn)動(dòng)引起的撓度占懸臂梁梁端總撓度位移百分比的7%，主墩的彎曲剛度顯著增大。加固前后主墩轉(zhuǎn)動(dòng)引起的撓度占懸臂梁梁端總撓度的比例如表1所示。

選擇8#墩T構(gòu)為試驗(yàn)孔跨，在原荷載作用下，加固前8#T構(gòu)邊跨懸臂梁梁端最大撓度測(cè)點(diǎn)校驗(yàn)系數(shù)在0.79～0.93之間，接近常規(guī)橋梁常值范圍。在公路-Ⅱ級(jí)荷載作用下，加固后8#T構(gòu)邊跨懸臂梁梁端最大撓度測(cè)點(diǎn)校驗(yàn)系數(shù)在0.53～0.58之間，遠(yuǎn)低于常規(guī)橋梁常值范圍，表明加固后組合結(jié)構(gòu)體系的整體剛度明顯增強(qiáng)，如表2所示。

3.2 動(dòng)力分析

加固前后橋梁測(cè)試截面選取一致，均在距8#T構(gòu)懸臂根部15m及28.7m截面安裝若干高靈敏度加速度傳感器，加固前橋梁結(jié)構(gòu)豎向自振頻率試驗(yàn)實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值接近，加固后橋梁結(jié)構(gòu)前2階自振頻率試驗(yàn)實(shí)測(cè)值均較理論計(jì)算值大，結(jié)構(gòu)整體性好，動(dòng)剛度變大。不同車速下的沖擊系數(shù)實(shí)測(cè)值與計(jì)算值對(duì)比如表3所示。

4? 結(jié)論

塔索體系法通過增加拉索，減少了橋跨的跨中彎矩，從而提高結(jié)構(gòu)的整體承載能力，是一種切實(shí)有效的加固設(shè)計(jì)方法。主墩增大截面加固后，由轉(zhuǎn)動(dòng)引起的梁端撓度占懸臂梁梁端總撓度的比例由27%降低至7%，主墩的彎曲剛度和穩(wěn)定性顯著加強(qiáng)。橋梁結(jié)構(gòu)前2階的自振頻率實(shí)測(cè)值較理論值大，實(shí)測(cè)沖擊系數(shù)較理論沖擊系數(shù)小，說明在動(dòng)態(tài)激勵(lì)下，結(jié)構(gòu)整體性好，動(dòng)力響應(yīng)性能得到明顯改善。

參考文獻(xiàn)：

[1]項(xiàng)貽強(qiáng)，姚永丁，胡峰強(qiáng)，荊龍江，朱衛(wèi)國(guó).體外索加固T型剛構(gòu)橋的靜動(dòng)力性能研究[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2004，17（1）：39-44.

[2]李慶桐，周志祥，劉小渝.連續(xù)剛構(gòu)橋后期撓度過大影響因素的偏差分析[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，32（增刊1）：818-822.

[3]宋寧，許宏元，慕玉坤.大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋病害分析與加固對(duì)策[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版）2012（4）：10-16.

[4]徐立紅，姚舟.井岡山特大橋的結(jié)構(gòu)病害檢測(cè)與維修加固方案[J].華東交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，21（4）：34-38.

[5]黃僑，榮學(xué)亮，楊明.橋梁體外預(yù)應(yīng)力筋極限應(yīng)力計(jì)算方法[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2010，23（6）：78-83.

[6]宋志剛，唐益群，鄧波，金凌志.體外預(yù)應(yīng)力梁和體外索共同工作規(guī)律的研究[J].鐵道學(xué)報(bào)，2010，32（1）：65-72.

[7]牛斌，李新民，馬林.京山線沙河特大橋預(yù)應(yīng)力混凝土梁提速加固設(shè)計(jì)研究[J].中國(guó)鐵道科學(xué)，2004，25（6）：65-70.

[8]潘仁泉，項(xiàng)貽強(qiáng)，余泉，陳向陽.剛架拱橋拱索加固體系的受力特性[J].長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，4（1）：34-38.

[9]項(xiàng)貽強(qiáng)，楊萬里，潘仁泉，范永根，陳向陽.拱索體系加固的剛架拱橋荷載橫向分布[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2007，20（4）：91-95.

[10]陳向陽，汪勁豐，王建江，項(xiàng)貽強(qiáng).用索拱體系加固提載剛架拱橋的分析研究[J].公路交通科技，2005，22（11）：115-118.

[11]馬修印.矮塔斜拉加固法在梁式橋梁中的應(yīng)用研究[M].長(zhǎng)安大學(xué)，2011.