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探讨自平衡体系在桥梁加固中的应用
2011-11-17 来源:中国鸣网
1、工程概况

    该桥是位于某省道线上的一座重要的预应力T型梁桥,该桥健于1980年。桥为5×22.20m预应力混凝土“T”型梁桥,下部采用钻孔灌注桩基础。桥面净宽为净12+2×1.5m人行道,全桥横向分7片梁,梁中距2.0m(如图1所示)。设计标准为汽-20,挂车-100。经过20多年的运营,特别是近年来交通量的增加(流量达9410辆/d),大量超重车辆的通行,造成该桥出现桥面塌陷、翼缘被切断等破坏。
    

    2、破坏原因分析

    该桥于1998年开始出现桥面坍塌、翼缘被切断等破坏(见图2),发现后养护部门立即进行修复,但不久断板块处又出现同样的塌陷断。通过调查、分析、计算,发现造成T梁梁肋根部剪断的主要原因为:原桥设计构造上横向联系薄弱,横隔板设置位置不当,其跨中变形最大的区域未设横隔板;桥面铺装厚度相差太大,中部厚17cm,边上仅5cm,验算时曾用不同的横向分布方式和不同的载位多次计算,结果因为边部分配过大,而该处的面板又最薄,最易折断。因此加固方案采用了改变桥梁上部结构体系,转变结构受力状况,加强各梁之间的横向联系,改善目前横向分布的不均匀状态;相应提高各梁的承载能力方面解决。
    

    附注:①斜线表示桥面塌陷位置;②虚线表示T梁翼版疲劳裂缝位置。

    3、自平衡体系的确定

    根据分析,拆除原桥面及翼缘时,主梁肋部相当于同等大小的反向荷载作用,有负弯矩过大造成顶面过分受拉和反拱变形过大造成失稳的可能。因此在拆除原有部分结构时,引入自平衡体系,同步增加等重、设置配重以平衡主梁肋的负弯矩,防止因主梁反挠破坏或失稳是该桥加固过程中必须考虑的重要因素。

    3.1平衡体系配载位置

    在拆除翼缘板时为防止主梁反挠或失稳,应同步、等重设置配重以平衡主梁梁肋的负弯距,为避开横隔板位置,配重方案如图3所示。
    

    3.2计算过程

    在桥面铺装层拆除后,翼缘板拆除前及按上图位置和数据加载。在运营期间“T”梁承受静载,其中“T”梁承受自重均布荷载q1=10790N•m,桥面铺装均布荷载q2=7380N•m。

    拆除翼缘板后所去掉部分可用均布荷载代替,q3=4650N/m。由于q2>q3,因此在翼缘板拆除之前加上配重是安全的,而且可以避免配重不及时引起的主梁上挠。

    设原桥主梁受q1+q2均布力作用,其中q1=10790N•m为“T”梁自重均布荷载,q2=7380N•m为桥面铺装均布荷,拆除翼缘板后所去掉部分可用均布荷载代替q3=4650N•m,由于q2>q3,因此在翼缘板拆除之前加上配重是安全的,而且可以避免配重不及时引起的主梁上挠。

    3.3各横截面弯矩计算(见表1)

    为了保证主梁在施工过程中同步、等重加载配重,配重部分用3t导链提起离开支承台0~1cm,当主梁出现变形过大时可自行调节,也就是说当主梁在施工过程中如果卸载不及时而挠度过大时(超过1cm时)配重由支承平台支承。
    

    4、注意事项

    第一,桥梁加固可以采用左右半幅分离方法,即半幅通车、半幅施工,施工过程中应避免车辆通行中的震动对砼强度的影响。

    第二,定时对桥梁的竖向位移进行观测。

    第三,施工中注意对整个桥梁安全的实时观测。
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