安穩(wěn)電廠大件運(yùn)輸舊橋臨時(shí)加固方案研究

王軍禮

[摘要]重慶安穩(wěn)電廠擴(kuò)建，需運(yùn)輸自重350噸，車(chē)貨總重434.5噸的發(fā)電機(jī)定子通過(guò)雙曲拱橋，原橋能力不能滿(mǎn)足大件通過(guò)的需要，采用在原橋主拱圈下設(shè)置工字鋼聯(lián)合支架作為附加拱圈的方式進(jìn)行臨時(shí)加固后滿(mǎn)足承載要求，并順利通過(guò)，為舊橋臨時(shí)加固以及大件運(yùn)輸積累了經(jīng)驗(yàn)。

[關(guān)鍵詞]大件運(yùn)輸；附加拱圈；臨時(shí)加固

1、工程概況

因重慶市綦江區(qū)安穩(wěn)鎮(zhèn)電廠建設(shè)需要，需通過(guò)一座舊拱橋一羊叉橋?qū)⒋蠹冸娖鬟\(yùn)送至電廠，本次運(yùn)輸車(chē)貨總重434.5噸（其中貨重350噸、平板車(chē)重52.5噸，牽引車(chē)重32噸）。羊叉橋全長(zhǎng)52.0m，橋梁全寬6.0m：[護(hù)欄（0.4m）+橋面鋪裝（5.2m）+護(hù)欄（0.4m）]，下部結(jié)構(gòu)為重力式橋臺(tái)及剛性墩；橋面鋪裝為水泥混凝土路面，欄桿為鋼筋混凝土防撞護(hù)欄，上部結(jié)構(gòu)為跨徑2 x 20m的鋼筋混凝土雙曲拱橋。該橋于2016年初已進(jìn)行過(guò)加固整治，整治方案是采用增大截面法，在原拱肋下方設(shè)置25cm厚鋼筋混凝土板將6片拱肋連成整體，以增大截面尺寸和截面剛度，加固后，滿(mǎn)足了車(chē)貨總重31 1噸大件貨物的通行要求。

2、附加拱圈設(shè)計(jì)

2.1附加拱圈方案

此次為滿(mǎn)足臨時(shí)通行434.5盹大件貨物的需要，充分利用原橋承載力，綜合考慮各種因素，本次臨時(shí)輔助支撐設(shè)計(jì)采用附加拱圈形式，在原橋主拱圈下設(shè)置工字鋼聯(lián)合支架拱圈，附加拱圈的上表面與原橋拱圈下表面充分接觸，通過(guò)千斤頂對(duì)附加拱圈的拱腳施加軸向頂推力，強(qiáng)迫附加拱圈對(duì)原橋主拱圈施加均布?jí)毫Γ@部分壓力可以抵消原橋部分恒載，達(dá)到提高橋梁承載能力的目的。此外，在主動(dòng)施加一定的頂推力后，將附加拱圈與原拱圈進(jìn)行固定連接，使附加拱圈與原拱圈形成整體，聯(lián)合受力，從而提高原拱圈的承載能力。初步計(jì)算表明，附加拱圈提供100噸的反向壓力，即可滿(mǎn)足本次大件車(chē)輛過(guò)橋需要。

2.2附加拱圈布置形式

附加拱圈主要由1 2榀鋼拱架組成，每榀鋼拱架型號(hào)為20a的熱軋型工字鋼利用連接鋼板焊接而成（縱向長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值確定，分段拼裝而成）每?jī)砷摴凹芡ㄟ^(guò)橫向鋼板焊接形成一榀，全橋共形成六榀鋼拱架；各榀鋼拱架在拱腳處放置在牛腿上，通過(guò)千斤頂將拱架與主拱圈緊密貼合在一起，附加拱圈，截面如圖1、圖2，每榀鋼拱架的重量為0.43噸。

茌安裝每榀工字鋼之前先在每榀工字鋼下方對(duì)應(yīng)位置植入鋼板，等每榀工字鋼臨時(shí)用螺桿固定后，通過(guò)千斤頂?shù)恼{(diào)整位置并施加軸向壓力，待每榀工字鋼頂壓就位后將工字鋼與鋼板進(jìn)行焊接，從而保證附加拱圈與原拱圈共同受力并提供附加拱圈的橫向約束。

3、附加拱圈驗(yàn)算

（1）混凝土

a、C40混凝土（適用于加固混凝土拱圈和橋墩、臺(tái)前墻及腹拱圈加固）：彈性模量：3.45×104MPa；剪切模量：1.3x104MPa；軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：f_cd=18.4MPa；軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：f_td=1.65 MPa；泊桑比：0.2；線膨脹系數(shù)：1.0×10-5/°C；容重：y=26.0 kN/m³。

b、C20混凝土（適用于原拱肋和微彎板）：彈性模量：2.55×104MPa；剪切模量：1.02×104 MPa；軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：f_cd=9.2MPa；軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：ftd=1.06MPa；泊桑比：0.2：線膨脹系數(shù)：1.0×10-5/°C：容重：y=26.0 kN/m³。

c、砌體（適用于橋墩、橋臺(tái)）：砌體彈性模量：7.3×103 MPa；砌體線膨脹系數(shù)：0.8×10-5/°C；d、橋面鋪裝：鋼筋混凝土容重：y=25.0kN/m³；瀝青混凝土容重：y=22.0 kN/m³。

（2）普通鋼筋

a、R235鋼筋：彈性模量Es=2.1×105MPa；抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)_sd=195 MPa；標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)_sk=235 MPa。

b、HRB335鋼筋：彈性模量Es=2.0x105MPa；抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)_sd=280 MPa；標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)sk=335 MPa。

（3）工字鋼

工字鋼采用型號(hào)為20a的熱軋工字鋼，其參數(shù)如下，截面面積35.5cm2.對(duì)×軸的截面慣性矩為IX=2370cm⁴。彎曲截面系數(shù)Wx=237cm³，1X：SX=17.2cm.每米理論重量為27.9kq。

3.2牛腿的驗(yàn)算

如圖3所示，支承工字鋼的牛腿采用不同尺寸的鋼板焊接茌一塊100cm x42cm厚度為2cm的底座鋼板上。每個(gè)牛腿采用8根016普通螺桿植筋固定。作用在每個(gè)牛腿上的力為F為200kN，鋼板及螺栓的材料均為0235鋼，許用應(yīng)力=170MPa，=130MPa。當(dāng)F垂直作用在牛腿上時(shí)，通過(guò)分析每個(gè)螺桿的受力，當(dāng)各個(gè)螺桿直徑相同，當(dāng)外力F作用茌牛腿上時(shí)，每個(gè)螺桿受力相同。

3.3拱底鋼板混凝土壓應(yīng)力計(jì)算

通過(guò)在附加拱圈每個(gè)拱腳軸線處施加10噸的力，相當(dāng)于每榀工字鋼承受100KN的軸向力，通過(guò)MIDAS軟件模擬附加拱圈受力狀態(tài)，計(jì)算得出在拱頂焊接鋼板處梁底混凝土所受壓力為23.1 KN，考慮車(chē)輛通過(guò)橋梁時(shí)的特殊性，取安全系數(shù)為1.4。由第一次加固設(shè)計(jì)資料知拱底材料為C40混凝土，其標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度為20.1MPa，附加拱圈與拱底接觸的鋼板尺寸為（28x65）ca，則拱底混凝土承受壓應(yīng)力為0.2MPa，可知拱底混凝土承受壓應(yīng)力遠(yuǎn)小于混凝土抗壓強(qiáng)度，故拱底混凝土抗壓滿(mǎn)足要求。

4、橋梁結(jié)構(gòu)分析

本次檢算采用Midas Civil 201 5軟件，結(jié)合實(shí)測(cè)幾何尺寸，建立加固前及加固后結(jié)構(gòu)計(jì)算模型。拱上填料的彈性模量比主拱材料的彈性模量小一個(gè)數(shù)量級(jí)，以弱化其剛度貢獻(xiàn)，橋面鋪裝和欄桿、護(hù)欄用均布線荷載模擬，車(chē)道荷載作用于橋面梁?jiǎn)卧?，通過(guò)拱上建筑傳遞至主拱圈。橋墩墩底和橋臺(tái)基礎(chǔ)均模擬為固結(jié)。橋梁結(jié)構(gòu)檢算模型如圖4，荷載組合作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果力與公路一Ⅱ級(jí)荷載比較接近，產(chǎn)生的荷載效應(yīng)與公路一Ⅱ級(jí)荷載相當(dāng)，略小于公路一Ⅱ級(jí)，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范限值，可確保特殊荷載順利通過(guò)橋梁。

結(jié)語(yǔ)：

大件車(chē)輛已于2016年7月安全通過(guò)臨時(shí)加固橋梁.根據(jù)運(yùn)輸現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)單位反饋的信息.被加固橋梁在大件車(chē)輛通過(guò)時(shí)受力狀態(tài)良好，臨時(shí)加固效果顯著。大件運(yùn)輸舊橋臨時(shí)加固情況茌綦江區(qū)發(fā)生較少.有許多的技術(shù)不很完善，本次成功案例為大件運(yùn)輸舊橋臨時(shí)加固改造積累了經(jīng)驗(yàn)。