超载情况下预应力组合箱梁加固方案设计.pdf

论文 T H P '5 15 跨跨中截面抗弯承载能力满足规范要求， 见表5( 其他验算项目 也能满足， 不再赘述) 方案三：增设拱桥方案 利用新增结构分担桥面活载、 二期恒载以及组合箱梁自重 等荷载， 减小原有组合箱梁受力， 提高加固后结构的承载能力 及整体刚度 新增钢拱桥拱肋计算跨径L= 2 9 ． 2 m， 矢高／ =8 m， 矢跨比为 1 ／ 3 ． 6 5 ， 拱轴线为二次抛物线 拱肋、 系梁均采用箱型截面， 顶 底板厚2 2 ram， 腹板厚1 6 ram， 截面尺寸分别为4 0 0 mm~ 6 O O mm 和4 0 0 mm× 5 0 0 m1 “12 ； 每跨纵向设置3 道吊杆， 吊杆间距7 ． 5 m， 对 应吊杆位置设置横梁以承托上部组合箱梁， 吊杆、 横梁均采用工 字型截面， 吊杆截面尺寸4 0 0 m m x 6 0 0 m m， 顶底板和腹板厚为 1 6 mm； 横梁采用变截面鱼腹梁型式， 跨中梁高9 0 0 mm， 端部梁 高5 0 0 mm， 横梁宽度6 0 0 mm， 顶底板和腹板厚度均为2 2 ram 为验证增设拱桥加固方案的加固效果， 对增设钢拱桥后的 新结构在1 ． 6 9 倍设计活载作用下的受力情况进行理论计算分 析， 结果见表6 。

理论计算模型中考虑的相应的活载工况为桥面 车道向一侧偏载的情况， 表6 中组合箱梁的编号按照距离偏载侧 由近及远编为1 #至4 # 增加钢拱桥后， 在所计算的偏载情况下， l #至4 #组合箱梁 在活载作用下的跨中最大弯矩分别减小了 ．4 1 ． 6 ％、 2 8 ． 5 ％、 2 3 ． 9 ％ 和3 2 ． 3 ％( 均值) ， 对于偏载作用下受力较大的l #和2 #梁， 组合 箱梁活载效应的等效设计荷载倍数分别为0 ． 9 9( 各孔均值) 和 1 ． 2 1 ( 各孔均值) 根据既有偏载情况下， 提取钢拱桥本身杆件极值应力， 可知 在被动参与1 ． 6 9 倍活载作用下的钢拱桥本身各杆件应力水平较 低， 绝对值最大的应力值出现在横梁处， 为一 5 7 MPa ， 整体应力 水平较低 由以上分析结果可知， 增设钢拱桥对于分担组合箱梁桥面 活载的作用明显， 但是由于钢拱桥横梁跨度较大， 增设钢拱对于 中梁的减载效应比边梁相差较多 同时， 鉴于被动加固下的钢拱 构件应力水平较低， 可在钢拱桥横梁安装就位后适当起顶组合 箱梁， 起顶荷载量值可按照抵消二期恒载产生的弯矩作用来进 行控制， 使加固后的上部组合箱梁承载能力和应力水平能够满 足规范要求。

方案} 匕 选 根据初步选定 的三种加固方案的计算分析 结果 ( 见表 7 )， 以及对不同方案中自身质量、 工期、施工复杂程度、 加固 效果和造价等方面的分析， 经综合考虑后选用了体外预应力 加固方案 回 设计 加固前 加 固后 梁类 位置 效应 承载力 承载 力 1 撑 孔跨 中 9 7 1 9 8 7 6 3 1 0 4 7 5 边粱 2 # 孔跨 中 9 5 2 5 7 1 4 2 9 6 3 3 3 挣 孔跨中 9 3 5 8 7 1 4 2 9 6 3 3 1 # 孔跨 中 9 5 5 3 8 6 0 4 1 0 4 7 4 中梁 2 样 孔跨中 9 1 5 3 7 1 4 2 9 2 0 1 3 # 孔跨 中 9 0 1 5 7 1 4 2 9 2 0 1 表4 体外预应力加固后作用效应及抗力 ( k N×m) 正截面抗弯 正截面承载能力验算截面 单位 效应 是否满足 承载力 边 梁1 、6 # 孔跨 中 k NXm l 1 9 5 4 1 1 1 0 7 满足 边梁2 至5 样 孔跨中 k NXm 1 1 8 5 0 1 0 5 3 7 满足 中梁I 、6 # 孔跨中 k N×m ¨9 7 2 1 0 4 3 7 满足 中梁2 至5 样 孔跨中 k NXm 1 1 8 8 4 9 9 6 5 满足 表5 抗弯承载能力汇总表 最大弯矩 等效设计 钢拱 构件 截面位 置 分担 加固前 加固后 荷载倍数 比例 边跨跨 中 3l 1 2 ． 6 1 8 5 1 ． 8 1 ． 0 1 4 0 ．5 ％ 1 样 次边跨跨中 2 6 2 5 ．8 1 5 1 8 -7 O ． 9 8 4 2 ．2 ％ 中跨跨中 2 6 2 6 ． 7 1 5 1 9 ． 3 0 ． 9 8 4 2 ．2 ％ 边跨跨 中 3 1 3 9 ． 5 2 2 1 8 ． 4 1 ． 1 9 2 9 ． 3 ％ 2 # 次边跨跨中 2 7 0 2 ． 5 1 9 4 6 ． 4 1 ． 2 2 2 8 ． 0 ％ 中跨跨 中 2 7 1 4 ． 6 1 9 4 9 ．8 1 ． 2 1 2 8 ． 2 ％ 边跨跨 中 2 5 3 3 ． 6 1 8 8 7 ． 8 1 ． 2 6 2 5 ． 5 ％ 3 # 次边跨跨中 21 5 2 _ 8 1 6 5 8 ． 5 1 ． 3 2 3 ． 。

％ 中跨跨中 2 1 6 4 - 7 1 6 5 9 ．8 1 ．3 2 3 ． 3 ％ 边跨跨 中 1 3 5 0 ． 9 8 4 4 ． 8 1 ． O 6 3 7 ． 5 ％ 4 拌 次边跨跨 中 1 0 1 8 ． 1 7 2 3 ． 2 1 ．2 2 9 ． 0 ％ 中跨跨中 1 0 2 1 ． 7 7 0 9 ． 8 1 ． 1 7 3 0 ． 5 ％ 表6加固前后组合箱梁受力情况对比 方案一 方案二 方案三 比较项 目 体外 预应力 增设 预应力 碳纤维板 钢拱桥 重量轻，对结构荷 重量非常轻，对结 自身质量 上 、下部工程量最大 载影响很小 构荷载影响极 小 施工工期 工期长 工期 短 工期长 施工工艺 较复杂 简单 较复杂 需防腐保护和疲劳， 有效预应 力计算方 缺点 面所做的研究与试 结构钢材用量大 ，混 墩顶 处拉应力大 凝土用量大 验较少 提高结构承载能 力 提高结构承载能力 避免主动加固情况 加 固效果 下 ，箱梁某些截面较 和抗 裂性能 ，可更换 和抗裂性能 高的拉 、压应力 施工工期较长，需 施工工期较短需 所需工期长，上部钢 对交通干扰 拱桥安装工序需临时 对交通进行管制 对交通进行管制 封闭交通 造价 较高 较低 高 表7方案比选表 1 41 。