橋梁加固設計安全性研究

時間:2022-11-17 09:00:41

導語:橋梁加固設計安全性研究一文來源于網(wǎng)友上傳,不代表本站觀點,若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師,歡迎參考。

橋梁加固設計安全性研究

當前,隨著我國經(jīng)濟不斷快速發(fā)展,人們對生活的要求也越來越趨于高標準,在高標準的驅(qū)動下,人們更加重視各類基礎設施工程建設質(zhì)量。橋梁作為重要的基礎設施工程,能有效促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展,有效提高人們的出行便利性。目前,隨著我國汽車保有量不斷提高,再加上貨車的載荷量也在相應增加,故而對橋梁提出了更高的要求。如何提高橋梁整體結(jié)構安全性,成為相關技術人員一直研究的方向。橋梁在運行一段時間后,應采取有效加固措施,提高橋梁的整體安全性,延長橋梁的使用周期,保障人們的正常出行。

1工程概況

江西省某一高速公路的主線跨徑為(24+21.3+21.3+24)m,其結(jié)構為箱梁,平面位置處于R=160m左扁圓,以及左偏緩和2種曲線處,梁箱底寬度4.5m,高度2.5m,翼緣懸臂為3.2m,底板厚度為26m,橋梁的腹板由跨中橫向到橫梁位置,由原先的60cm拓展到80cm;在箱梁的中心位置處設置了中橫梁,跨度為2.5m,同時在梁端的1.6m處設置了橫隔梁[1]。

2結(jié)構計算

在確定橋梁加固設計方案時,通過調(diào)整臺階支座距離與橋墩支座偏心確定橋梁結(jié)構受力,通過該方式,能有效減少支座出現(xiàn)的脫空等問題。在計算調(diào)試后可知,橋梁的0號與4號橋臺的距離調(diào)整了4.4m,其中1號以及3號橋墩的支座向外延伸了0.55m,橋臺內(nèi)側(cè)以及外側(cè)支座并未出現(xiàn)不良應力的現(xiàn)象。在實踐過程中,為了滿足支座橫橋向的受力,在操作過程中,分別對1至3號墩橫向約束力,以及活動力進行了計算,計算方式如下[2]:鋼絞線:Φs15.2為松弛的鋼絞線,彈性模量為:Ep=1.95×105MPa,標準強度fpk=1860MPa,錨下張拉力σcom=0.75×fpk=1395MPa,管道偏差系數(shù)k=0.0014,管道的摩擦系數(shù)μ=0.3。一期恒載:進行該環(huán)節(jié)計算時,結(jié)合橫斷面的實際尺寸,進行重新計算,在箱梁混凝土總?cè)萘坑嬎阒?,?6kN/m3為基礎進行計算,由于內(nèi)弧與外弧的長度不一致,因此,在自重樞紐取值上應采用7.56kN•m計算[2]。二期恒載:設置的單側(cè)鋼護欄為7kN/m,瀝青混凝土為22.8kN/m。二期總恒載為36.8kN/m,由于內(nèi)弧與外弧長度不一致,因而二期恒載扭矩為3.29kN•m。而在進行支撐反力計算的過程中,需做好公路一級與55T重車的計算;在抗裂性以及結(jié)構計算中,需要按照結(jié)構承載力的要求進行計算;在體系以及溫度取值上需要按照-10℃、+30℃取值標準進行。值得注意的是,體系的溫度變化,無論是升溫還是降溫,都需要依據(jù)-10℃、+30℃來取得合適的值,此外,還要特別重視,梯度的實際溫度的差異需要具體依據(jù)相關規(guī)范執(zhí)行。在對梯度溫度進行計算時,必須要滿足日照的正常溫差,日照的反溫差T1與T2各自用-7℃、-2.75℃。近幾年來,國內(nèi)的彎橋常常發(fā)生傾覆或坍塌現(xiàn)象,究其原因,主要有兩點:其一,內(nèi)部原因,即:橋梁本身存在質(zhì)量缺陷,未能達到設計要求;其二,外部因素,即:貨車的載荷量過大,嚴重超過了橋梁所能承受的載荷范圍。在橋梁加固施工過程中,應再次確認該橋梁的實際載荷量,應當首先分析下述狀況:第一,依據(jù)規(guī)定的標準車輛道路載荷,對橋梁結(jié)構的規(guī)定使用極限以及最大載荷量做運算;第二,確認實際承載重量,需要按照標準的數(shù)值進行計算,以標準規(guī)章對60t車輛荷載驗算。

3計算結(jié)果分析

3.1支承反力分析。分析橋梁在運行過程中,出現(xiàn)的最大及最小支座反力,而圓弧內(nèi)側(cè)支座則會出現(xiàn)負反力,從而得知橋梁在運行階段支座存在脫空的可能,同時,1號及3號墩由于采用的是GPZ支座設計規(guī)格,因此在受力要求上不符合實際要求,故而,必須要對整體支座進行設置[3]。3.2正常條件使用下上部箱梁極限值計算。下箱梁在正常情況下使用時,正截面應力計算范圍公式如下:σkc+σpt≤0.5fck=16.2MPa經(jīng)過上述公式可知,箱梁使用時,正截面最大應力值應該為12.8MPa,符合規(guī)范的實際要求,與規(guī)范標準一致。對混凝土主壓力計算,其具體的規(guī)范限制為:σcp≤0.6fck=19.44MPa,箱橋梁截面主壓應力最大是12.8MPa,而實際規(guī)范的參數(shù)為0.6fck=19.44MPa,與規(guī)范要求相符合。3.3箱梁斜面抗裂力計算研究。該過程中對于混凝土構件的計算,需要按照以下規(guī)范限值進行計算:σtk=0.7ftk=1.855MPa該數(shù)據(jù)與斜截面的實際要求一致,在短期條件下,計算截面邊緣的應力需要按照該數(shù)值進行確定。具體的規(guī)范限制是:σtcc≤0.7f'ck=20.4MPa,在運算抗壓容力時,預拉區(qū)的其他縱向配筋率需要≥0.2%,而按照計算結(jié)果資料可知,在進行橋梁主梁施工時,其最大的應力值應該取值8.79MPa。3.4對抗傾斜系數(shù)。對本橋梁的實際布置情況進行分析,橋梁的外弧面越大,那么橋梁傾覆率就越高,所以,在橋梁加固設計時,為了能夠控制支座傾覆現(xiàn)象,在設置傾覆線時,需要做好1號及2號橋墩的連接,并且還需要在3號及4號墩柱上設置連接中心座,使其能夠?qū)ΨQ相依[4]。3.5設計抗傾覆系數(shù)驗算。結(jié)合本工程橋梁支座布置分析,考慮到旋轉(zhuǎn)先外弧側(cè)橋面面積會出現(xiàn)傾覆問題,因此,在實踐過程中,需要做好1號及3號墩柱支座中心的連線。由于該座橋梁采用的是左右兩邊對稱的結(jié)構,所以只需要核驗其中的一種情況,就可以完成對整座橋梁的核驗工作。事實上,在箱梁繞假設中,旋轉(zhuǎn)軸之間極易出現(xiàn)傾覆的情況,該位置是傾覆發(fā)生率最大的位置,因此,在實踐過程中,必須要做好1號及2號墩的支座受力控制,并且在保留好旋轉(zhuǎn)軸的支座的同時,還要充分考慮到實際的傾覆問題,向圓弧內(nèi)外兩側(cè)的妞矩存在著差異,正是這種差異產(chǎn)生了傾覆問題。值得注意的是,在設計的過程中,如果有一個抗拒約束因素存在,則需對三個支座坐標采取控制措施。因此,需采取有效的通過約束計算出具體的傾覆的結(jié)構,以及抗傾覆力矩,得出抗傾覆的穩(wěn)定系數(shù),進而滿足設計要求[5]。

4結(jié)語

總而言之,在對該橋梁進行計算分析后知道,圓弧內(nèi)側(cè)支座發(fā)生脫空的可能通常會在三種情況下發(fā)生,即是:支座橫向的應力比豎向承載力大時;1號與3號墩的外弧反力大于承載力時;主梁的小于截面抗剪力以及截面抗扭力小于承載力時。在了解掌握影響因素后,在設計橋梁加固方案時,必須要結(jié)合實際工程情況,采取有效策略進行處理,唯有如此,才能保證橋梁整體的穩(wěn)定安全性,本工程由于在設計時通過各階段的數(shù)據(jù)驗算,最終設計結(jié)果滿足實際要求保證了橋梁加固設計的穩(wěn)定性。

作者:杜繼輝 顏彬 單位:吉安市公路勘察設計院

參考文獻:

[1]鄒士秀,丁文勝.橋梁受力性能測試研究[J].山西建筑,2017(8):73.

[2]符傳輝.探究高性能砼在橋梁結(jié)構中的應用[J].交通建設與管理,2013(9):51-52.

[3]橋梁結(jié)構安全與健康重點實驗室落戶橋科院[J].巖土工程界,2009(12):95-96.

[4]呂建鳴,楊昀.橋梁結(jié)構分析技術的發(fā)展與展望[J].公路交通科技,2008(12):144.

[5]馬亞麗,王東煒,張愛林.在役橋梁結(jié)構健康等級的多級模糊綜合評判[J].北京工業(yè)大學學報,2015(1):55.