Sap2000对桥梁加固方式计算结果研究

第37卷第5期　　　　　　　　山西建筑　　　　　　　　　　　　　　Vol.37No.5　　　2011年2月Feb.　2011SHANXI　ARCHITECTURE

文章编号:100926825(2011)05201202

Sap2000对桥梁加固方式计算结果研究

徐　平　秦连群

摘　要:结合具体工程项目,全面详述总结了简支梁桥的几种常见病害,并根据结构病害原因,重点讨论了抢修加固方

案,通过Sap2000对不同的加固方案进行理论计算,针对实际工程进行实地分析,进而选择了合适的加固研究方案。关键词:简支梁桥,维修加固,Sap2000中图分类号:U445.72文献标识码:A

0　引言

随着我省社会经济和交通运输事业的快速发展,公路交通运

输量急剧增长,超载车辆不断增多;较早桥梁设计荷载标准偏低,已服役多年的旧桥开始出现许多的病害,针对简支梁桥的各种病因,选择合理的、有效的加固方案,是保证今后桥梁结构使用安全的可靠措施。

1　工程背景

金华某大桥工程于1994年7月22日开工,1995年11月20日竣工。桥梁中心桩号为K239+170,桥梁斜交,右偏角70°,左右两幅总宽20.5m,全桥共设置五处伸缩缝,配跨(2×20+3×20+3×20+3×20+2×20)m,共13跨,桥梁全长273.3m。该桥上部为13孔20m装配式预应力混凝土简支空心板梁,板宽165.8cm。跨中截面:梁高80cm,底板、顶板、腹板厚均为10cm,内室总宽145.8cm。端部截面:梁高由80cm渐变为90cm,底板厚度渐变为20cm,渐变段长100cm。横向连接采用小铰缝,边板外侧不设置启口。预应力设置:单块板设置三束1525,单根钢绞线张拉吨位19.6t,单端张拉,引伸量15.7cm,钢绞线标准为ASTMA416287a0.62270级,锚具采用开封中原预应力工艺研究所生产的BM1525锚具。桥梁立面布置图见图1。业台(支)架失稳、安全防护失效;d.突泥、突水。2)保证施工期间的安全。充分体现以人为本的理念,确保施工安全,在施工过程中,喷锚支护及开挖面应在无水压和低水压的状态下施工。在进入设计高水压地段之前,进一步加强工作面前方地质超前预测预报,施工中根据富水情况及水压大小,采用超前帷幕注浆或限量管道排放等手段降低工作面水压,并在开挖时严格遵循“短进尺、弱(不)爆破、早封闭、强支护、勤量测、紧衬砌”的原则。3)保证隧道支护安全。施工中注意检查溶洞顶板,及时处理危石。当溶洞较高时,应设置施工防护排架或钢筋防护网。在溶蚀地段的爆破作业,应尽量做到多打眼,打浅眼,并控制药量。在溶洞充填体中掘进时,加强超前支护措施,必要时采取预注浆加固地层。溶洞

2　桥梁现状主要病害上部空心板梁存在多处裂缝,纵向裂缝最多,横向裂缝处在跨中和支点附近,纵向裂缝和跨中裂缝均超过了规范值;桥面多处纵向裂缝、横向开裂、凹陷等现象严重,桥面连续开裂;基础有一定冲刷,墩柱有蜂窝麻面、局部水蚀,盖梁受水侵害,外侧挡块处均有植物生长、开裂现象。

根据桥梁检测结果和该桥梁的使用情况及JTGH1122004公路桥涵养护技术规范养护规范,武义江大桥技术状况评定为四类,考虑到桥梁在荷载试验中,上部结构单板力学性能较好,建议下一步对该桥进行加固利用,但应做好维修加固和重建上部结构的利弊分析。

3　维修加固方案

采用Sap2000中壳单元分别对加固前后一整跨的模型进行计未做出处理方案前,不要将弃碴随意倾填于溶洞中。采用高强度抗水压钢筋混凝土圆形衬砌,在该段不设盲沟和泄水孔,防水层全环铺设,并在衬砌两端设止水隔离带,使高压水安全封堵在衬砌之外。4)保证地表生态环境不受或少受影响。为防止隧道施工可能造成的地下水严重流失,导致生态环境遭到破坏,做好地表水、出水点的观测工作,必要时对地表进行处理。对暗河地段施工排水采用“以堵为主,限量排放”的原则,尽量维系岩溶暗河的既有通路,使地下水恢复到原有水位。参考文献:[1]　闵家瑞,王树辉.溶洞区铁路隧道工程问题探讨[J].山西建

筑,2010,36(4):3172318.

Technicalmeasuresforconstructionsafetyatthetunnelkarstarea

GAOCheng2lin

Abstract:Withtunnelingconstructionengineeringasthebackground,itintroducestheconstructiontechnologyprocedureofthetunnelkarstare2a,discussesthegroutingforstoppingupwaterandkarstprocessingtechnique,andanalyzesconstructionsafetyattentionsatkarstsection.Thus,ithasaccumulatedexperienceforsafeconstructionattunnelingkarstsection.Keywords:tunnel,karst,constructionsafety

收稿日期:2010210220

作者简介:徐　平(19802),男,工程师,安吉县交通设计室,浙江安吉　313300

秦连群(19792),男,工程师,安吉县交通建设工程公司,浙江安吉　313300

第37卷第5期　　　　　　　　　　　徐　平等:Sap2000对桥梁加固方式计算结果研究2011年2月算。铰缝用三个平动刚度很大而不约束转角的弹簧,加在空心板梁的侧面;支座使用不约束转角的弹簧来模拟,其下端节点全为固结。

本次计算中加固PC空心板采用三种方案:1)在空心板底部锚固小钢箱梁;2)在空心板底部加体外横向预应力钢筋;3)在空心板缝隙中插8mm厚钢板,在边板两侧贴4mm厚钢板。

计算挠度、纵向应力和横向应力及板中的内力情况时,根据《公路桥涵设计通用规范》中的规定内力按1.2倍的恒载叠加1.7倍的车道荷载进行比较,应力按1倍的恒载叠加0.7倍的车道荷载对比,车道布置简图见图2。计算梁底横向应力时,为了算出更真实的结果,按公路Ⅱ级车道荷载中偏载的情况,加载方式为双车道并叠加施工阶段分析,考虑了施工阶段中混凝土的收缩徐变以及钢筋的应力松弛。加固后重新铺筑厚13cm的混凝土桥面铺装和桥面连续。

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筋(见图5)。

3)加固方案三是将8mm厚钢板插入到6块空心板的缝隙中,边板外侧再粘贴4mm厚的钢板,钢板采用壳元计算,钢板与空心板用不约束平动但约束转动的弹簧连接。

4)对比结果汇总:通过计算得出:各种情况下边跨支座受力最

大,未加固桥边跨受力为704.66kN;加小钢箱梁后边跨受力为735.25kN;加体外横向预应力钢筋后边跨受力为8.69kN;加钢板后边跨受力为761.98kN。端部截面极限抗剪承载力为353.6kN,而按照《公路桥规》规定的截面最小尺寸条件计算的该截面的最大抗剪承载力为447kN,经各种方法加固后剪力设计值仍远大于抗剪承载力值,说明抗剪严重不足。

4　结语从上述的比较中可以看出,底部加小钢箱梁和加体外横向预应力钢筋后桥梁的整体性都得到了一定的加强,加小钢箱梁和加钢板后各项内力都有所降低,但腹板的剪切应力都没有达到预想的效果,通过支座反力可以看出空心板所受剪力没有得到明显改善。

以上加固效果都不佳的主要原因是:原结构刚度较低,在过去的十多年间,由于混凝土收缩和徐变作用已经产生了较大的变形和内力,结构加固后,加固材料仅对新增的荷载有效,即仅能在抵抗车道荷载时发挥作用,而车道荷载只占总荷载效应的小部分。

另外,原结构在过去十多年间因收缩和徐变产生的应力和变形都比较大,如果以上结果属实,那么混凝土早已出现横向开裂,但至今却并未发现原空心板有明显的开裂迹象,这可能是由于在计算模型中忽略了普通钢筋的作用所致。然而,到目前为止,计算中考虑普通钢筋作用的模拟仍比较困难,项目组将从这方面入手,尽可能从计算上反映结构的真实现状,如果再能辅以现场实验,结果将会更加可靠。参考文献:

[1]　JTGD6022004,公路桥涵设计通用规范[S].[2]　JTGB0122003,公路工程技术标准[S].[3]　姚玲森.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,1997.[4]　JTGD6222004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计

规范[S].[5]　杜国华,毛昌时,司徒妙龄,等.桥梁结构分析[M].上海:同

济大学出版社,1994.

不同加固方法计算结果对比:

1)方案一为在空心板底部锚固小钢箱梁,小钢箱梁尺寸为边跨30cm×20cm,中跨30cm×30cm,钢板采用8mm厚Q235钢板;边跨小钢箱梁锚固在边板边缘,中跨小钢箱梁锚固在铰缝中心线处,小钢箱梁采用壳元计算(见图3,图4)。

2)加固空心板方案二为在整跨桥下加9根体外横向预应力钢

ResearchoncalculatingresultsofbridgereinforcingmethodswithSap2000

XUPing　QINLian2qun

Abstract:Combiningwithspecificengineeringproject,itcomprehensivelyillustratessomecommondiseasesforsimplesupportedgirderbridge.Accordingtostructuraldiseasecauses,itmainlydiscussestherepairreinforcementscheme,andcarriesontheoreticalcalculationfordifferentre2inforcingschemeswithSap2000.Atlast,itanalyzesactualengineering,andselectssuitableforthereinforcementresearchscheme.Keywords:simplesupportedgirderbridge,maintenanceandreinforcement,Sap2000