桥梁加固设计安全性研究

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当前，随着我国经济不断快速发展，人们对生活的要求也越来越趋于高标准，在高标准的驱动下，人们更加重视各类基础设施工程建设质量。桥梁作为重要的基础设施工程，能有效促进区域经济发展，有效提高人们的出行便利性。目前，随着我国汽车保有量不断提高，再加上货车的载荷量也在相应增加，故而对桥梁提出了更高的要求。如何提高桥梁整体结构安全性，成为相关技术人员一直研究的方向。桥梁在运行一段时间后，应采取有效加固措施，提高桥梁的整体安全性，延长桥梁的使用周期，保障人们的正常出行。

1工程概况

江西省某一高速公路的主线跨径为（24＋21.3＋21.3＋24）m，其结构为箱梁，平面位置处于R＝160m左扁圆，以及左偏缓和2种曲线处，梁箱底宽度4.5m，高度2.5m，翼缘悬臂为3.2m，底板厚度为26m，桥梁的腹板由跨中横向到横梁位置，由原先的60cm拓展到80cm；在箱梁的中心位置处设置了中横梁，跨度为2.5m，同时在梁端的1.6m处设置了横隔梁[1]。

2结构计算

在确定桥梁加固设计方案时，通过调整台阶支座距离与桥墩支座偏心确定桥梁结构受力，通过该方式，能有效减少支座出现的脱空等问题。在计算调试后可知，桥梁的0号与4号桥台的距离调整了4.4m，其中1号以及3号桥墩的支座向外延伸了0.55m，桥台内侧以及外侧支座并未出现不良应力的现象。在实践过程中，为了满足支座横桥向的受力，在操作过程中，分别对1至3号墩横向约束力，以及活动力进行了计算，计算方式如下[2]：钢绞线：Φs15.2为松弛的钢绞线，弹性模量为：Ep＝1.95×105MPa，标准强度fpk＝1860MPa，锚下张拉力σcom＝0.75×fpk＝1395MPa，管道偏差系数k＝0.0014，管道的摩擦系数μ＝0.3。一期恒载：进行该环节计算时，结合横断面的实际尺寸，进行重新计算，在箱梁混凝土总容量计算中，以26kN/m3为基础进行计算，由于内弧与外弧的长度不一致，因此，在自重枢纽取值上应采用7.56kN•m计算[2]。二期恒载：设置的单侧钢护栏为7kN/m，沥青混凝土为22.8kN/m。二期总恒载为36.8kN/m，由于内弧与外弧长度不一致，因而二期恒载扭矩为3.29kN•m。而在进行支撑反力计算的过程中，需做好公路一级与55T重车的计算；在抗裂性以及结构计算中，需要按照结构承载力的要求进行计算；在体系以及温度取值上需要按照-10℃、＋30℃取值标准进行。值得注意的是，体系的温度变化，无论是升温还是降温，都需要依据-10℃、＋30℃来取得合适的值，此外，还要特别重视，梯度的实际温度的差异需要具体依据相关规范执行。在对梯度温度进行计算时，必须要满足日照的正常温差，日照的反温差T1与T2各自用-7℃、-2.75℃。近几年来，国内的弯桥常常发生倾覆或坍塌现象，究其原因，主要有两点：其一，内部原因，即：桥梁本身存在质量缺陷，未能达到设计要求；其二，外部因素，即：货车的载荷量过大，严重超过了桥梁所能承受的载荷范围。在桥梁加固施工过程中，应再次确认该桥梁的实际载荷量，应当首先分析下述状况：第一，依据规定的标准车辆道路载荷，对桥梁结构的规定使用极限以及最大载荷量做运算；第二，确认实际承载重量，需要按照标准的数值进行计算，以标准规章对60t车辆荷载验算。

3计算结果分析

3.1支承反力分析。分析桥梁在运行过程中，出现的最大及最小支座反力，而圆弧内侧支座则会出现负反力，从而得知桥梁在运行阶段支座存在脱空的可能，同时，1号及3号墩由于采用的是GPZ支座设计规格，因此在受力要求上不符合实际要求，故而，必须要对整体支座进行设置[3]。3.2正常条件使用下上部箱梁极限值计算。下箱梁在正常情况下使用时，正截面应力计算范围公式如下：σkc＋σpt≤0.5fck＝16.2MPa经过上述公式可知，箱梁使用时，正截面最大应力值应该为12.8MPa，符合规范的实际要求，与规范标准一致。对混凝土主压力计算，其具体的规范限制为：σcp≤0.6fck＝19.44MPa，箱桥梁截面主压应力最大是12.8MPa，而实际规范的参数为0.6fck＝19.44MPa，与规范要求相符合。3.3箱梁斜面抗裂力计算研究。该过程中对于混凝土构件的计算，需要按照以下规范限值进行计算：σtk＝0.7ftk＝1.855MPa该数据与斜截面的实际要求一致，在短期条件下，计算截面边缘的应力需要按照该数值进行确定。具体的规范限制是：σtcc≤0.7f'ck＝20.4MPa，在运算抗压容力时，预拉区的其他纵向配筋率需要≥0.2%，而按照计算结果资料可知，在进行桥梁主梁施工时，其最大的应力值应该取值8.79MPa。3.4对抗倾斜系数。对本桥梁的实际布置情况进行分析，桥梁的外弧面越大，那么桥梁倾覆率就越高，所以，在桥梁加固设计时，为了能够控制支座倾覆现象，在设置倾覆线时，需要做好1号及2号桥墩的连接，并且还需要在3号及4号墩柱上设置连接中心座，使其能够对称相依[4]。3.5设计抗倾覆系数验算。结合本工程桥梁支座布置分析，考虑到旋转先外弧侧桥面面积会出现倾覆问题，因此，在实践过程中，需要做好1号及3号墩柱支座中心的连线。由于该座桥梁采用的是左右两边对称的结构，所以只需要核验其中的一种情况，就可以完成对整座桥梁的核验工作。事实上，在箱梁绕假设中，旋转轴之间极易出现倾覆的情况，该位置是倾覆发生率最大的位置，因此，在实践过程中，必须要做好1号及2号墩的支座受力控制，并且在保留好旋转轴的支座的同时，还要充分考虑到实际的倾覆问题，向圆弧内外两侧的妞矩存在着差异，正是这种差异产生了倾覆问题。值得注意的是，在设计的过程中，如果有一个抗拒约束因素存在，则需对三个支座坐标采取控制措施。因此，需采取有效的通过约束计算出具体的倾覆的结构，以及抗倾覆力矩，得出抗倾覆的稳定系数，进而满足设计要求[5]。

4结语

总而言之，在对该桥梁进行计算分析后知道，圆弧内侧支座发生脱空的可能通常会在三种情况下发生，即是：支座横向的应力比竖向承载力大时；1号与3号墩的外弧反力大于承载力时；主梁的小于截面抗剪力以及截面抗扭力小于承载力时。在了解掌握影响因素后，在设计桥梁加固方案时，必须要结合实际工程情况，采取有效策略进行处理，唯有如此，才能保证桥梁整体的稳定安全性，本工程由于在设计时通过各阶段的数据验算，最终设计结果满足实际要求保证了桥梁加固设计的稳定性。

作者:杜继辉 颜彬 单位:吉安市公路勘察设计院

参考文献：

[1]邹士秀，丁文胜.桥梁受力性能测试研究[J].山西建筑，2017（8）：73.

[2]符传辉.探究高性能砼在桥梁结构中的应用[J].交通建设与管理，2013（9）：51-52.

[3]桥梁结构安全与健康重点实验室落户桥科院[J].岩土工程界，2009（12）：95-96.

[4]吕建鸣，杨昀.桥梁结构分析技术的发展与展望[J].公路交通科技，2008（12）：144.

[5]马亚丽，王东炜，张爱林.在役桥梁结构健康等级的多级模糊综合评判[J].北京工业大学学报，2015（1）：55.