某貝雷鋼橋的加固可行性分析與應(yīng)用

曲 懋 軒 ， 崔 偉 杰 ， 馬 騰 ， 鄭 世 偉

(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川 成都 610000)

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某貝雷鋼橋的加固可行性分析與應(yīng)用

曲 懋 軒 ， 崔 偉 杰 ， 馬 騰 ， 鄭 世 偉

(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川 成都 610000)

某貝雷橋是某水電站物資運(yùn)輸?shù)奈ㄒ煌ǖ?，通過對(duì)該橋外觀檢測(cè)與線性測(cè)量，認(rèn)為該橋主結(jié)構(gòu)未發(fā)生嚴(yán)重病害，可通過加高橋面板厚度提高橋梁荷載等級(jí)。通過對(duì)該橋進(jìn)行安全評(píng)價(jià)與加固處理，綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為該橋是安全的。為滿足后期物資運(yùn)輸需求，經(jīng)數(shù)值模擬及理論計(jì)算認(rèn)為通過加高橋面板厚度，可以提高橋梁荷載等級(jí)，實(shí)現(xiàn)其運(yùn)輸能力提高，并達(dá)到了快速、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的效果。

貝雷橋；加固；方案比較；復(fù)核

1 貝雷橋概況

某貝雷橋?yàn)槟乘娬窘煌▽Ｓ霉飞峡缭侥硿系囊蛔O(shè)計(jì)荷載為汽-40T 臨時(shí)貝雷橋，于2013年6月投入使用，其上跨度組合為2～72 m，主要材料采用CB450型鋼，設(shè)計(jì)服務(wù)年限10 年。因工程建設(shè)物資運(yùn)輸需要，橋梁長(zhǎng)期處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，且投運(yùn)以來未開展橋梁定期維護(hù)工作導(dǎo)致橋面板發(fā)生明顯下?lián)献冃巍楸ＷC該橋運(yùn)行期安全可靠，且對(duì)工程建設(shè)影響程度降到最低，對(duì)該橋橋進(jìn)行加固處理十分必要。

2 貝雷橋改造加固方案比較

方案一：將設(shè)計(jì)荷載提高到60 t汽車荷載。原橋僅按40噸車隊(duì)設(shè)計(jì)，車輛間距15 m。故需要重新設(shè)計(jì)滿足60 t汽車軸壓的橋面系結(jié)構(gòu)，且同時(shí)增大通行車輛的間距，以此來保證橋梁整體(主要是主桁)的受力需要。

具體方案為：重新制作橋面板，將橋面板截面高度由原設(shè)計(jì)的200 mm增加到250 mm，并適當(dāng)加大勁板的厚度，長(zhǎng)度仍為4.5 m，每塊橋面板比現(xiàn)狀增重約300 kg。為保障主桁整體承載，控制橋上重車車距，且嚴(yán)格執(zhí)行限載。如圖1所示。

方案二：將原橋面板設(shè)計(jì)荷載提高到80噸汽車荷載。若橋面系需滿足單車80 t通行，需更換橫梁，橫梁加高到900 mm，且增加橫梁數(shù)目，將橫梁間距調(diào)整為2.25 m，以減少橋面板的跨度，改善橋面板的受力性能。由于橫梁間距更改，橫梁間的支撐桿件需要重新制作。

圖1 加固橋面板側(cè)視圖(單位：mm)

具體方案為：橋面板輪廓尺寸更改為：2 242 mm(長(zhǎng))×1 050 mm(寬)×202 mm(高)，面板采用10 mm花紋鋼板，板高度為202 mm，新橋面板單塊的重量為560 kg。同時(shí)考慮上部主桁結(jié)構(gòu)受力。由于單車荷載的增加及橋面的大幅增重將會(huì)對(duì)橋梁其他構(gòu)件產(chǎn)生影響，橋梁主要受力構(gòu)件應(yīng)重新核算。通過核算，該橋上部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度在單車荷載的增加及橋面的大幅增重的情況下，主桁豎桿、斜桿強(qiáng)度超過設(shè)計(jì)強(qiáng)度，且橋面系橫梁強(qiáng)度亦超過設(shè)計(jì)強(qiáng)度，因此需更換主桁構(gòu)件，改善結(jié)構(gòu)受力，方可達(dá)到通行目的，這樣更換主梁桁架需中斷交通2個(gè)月。

根據(jù)以上方案比較，以及物資運(yùn)輸需要，按通載60噸車輛荷載的要求對(duì)原72 m兩跨簡(jiǎn)支梁橋進(jìn)行加固改造，具體措施為重新制作橋面板，將橋面板截面高度增加到250 mm，同時(shí)增大通行車輛的間距的改造方案。

3 方案復(fù)核

3.1 橋面板校核

采用ansys有限元軟件對(duì)加固后橋面板進(jìn)行了詳細(xì)的分析校核：

圖2 橋面板受力示意圖(單位：MPa)

由圖2可知，橋面板最大應(yīng)力為325 MPa，為支撐點(diǎn)處的應(yīng)力集中，跨中結(jié)構(gòu)應(yīng)力為246 MPa，滿足強(qiáng)度要求。

3.2 橫梁校核

原橫梁為熱軋H型鋼H800×300×14×26，橫梁自重2 024.5 kg。

圖3 橫梁受力軸壓分布

則汽車彎矩為：

M2=1 629.6 kN×m

自重作用：

7塊橋面板：G1=8.65×7=60.55 kN；橫梁自重：G2=2 024.5 kg=20.245 kN，則，自重均載：q=9.49 kN/m；自重彎矩：M1=86.03 kN×m，橫梁應(yīng)力為：σ=242.9 MPa 橫梁強(qiáng)度足夠。

3.3 主桁校核

為保障主桁整體承載，控制橋上重車車距≥40 m，且嚴(yán)格執(zhí)行一車道通行重車，一車道通行空車(即滿車去，空車回)。

橋梁整體計(jì)算采用有限元進(jìn)行計(jì)算，調(diào)整橋梁的自重變化，按1列重車、1列空車按照移動(dòng)荷載迭代計(jì)算，重車車輛間距按40 m考慮，荷載如圖4：

計(jì)算結(jié)果如下圖5～圖7所示：

圖4 荷載布載圖

圖5 弦桿軸力圖(單位：KN)

圖6 豎桿軸力圖(單位：kN)

圖7 斜桿軸力圖(單位：kN)

弦桿最大軸力為6 231 kN，小于弦桿承載能力7 075 kN，弦桿安全！

高剪豎桿(DB685材質(zhì))最大軸力為1 734 kN，小于高剪豎桿承載能力1 942 kN，普通豎桿(Q345材質(zhì))最大軸力為825 kN，小于普通豎桿承載能力1 160 kN，豎桿安全！

高剪斜桿(DB685材質(zhì))最大軸力為1 218 kN，小于高剪斜桿承載能力1 436 kN，普通斜桿(Q345材質(zhì))最大軸力為879 kN，小于普通斜桿承載能力962 kN，斜桿安全。

綜上可知，在嚴(yán)格執(zhí)行一車道通行重車(間距不大于40 m)，一車道通行空車(間距30 m)荷載下，主桁結(jié)構(gòu)安全。

4 結(jié) 論

某貝雷橋是某水電站物資運(yùn)輸?shù)奈ㄒ煌ǖ?，通過對(duì)該橋外觀檢測(cè)與線性測(cè)量，認(rèn)為該橋主結(jié)構(gòu)未發(fā)生嚴(yán)重病害，可通過加高橋面板厚度提高橋梁荷載等級(jí)。通過對(duì)該橋進(jìn)行安全評(píng)價(jià)與加固處理，綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為該橋是安全的。為滿足后期物資運(yùn)輸需求，經(jīng)數(shù)值模擬及理論計(jì)算認(rèn)為通過加高橋面板厚度，可以提高橋梁荷載等級(jí)，實(shí)現(xiàn)其運(yùn)輸能力提高，并達(dá)到了快速、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的效果。

[1] 羅偉.橋梁加固技術(shù)綜述[J]. 黑龍江交通科技. 2005(10)

[2] 李鳳求,楊莉.橋梁加固技術(shù)探討[J]. 湖南交通科技. 2005(02)

[3] 王立,孫飛.淺論橋梁加固技術(shù)[J]. 中國(guó)科技投資. 2013(30)

[4] 曹順利.關(guān)于橋梁加固工程施工的分析[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2013(34)

(責(zé)任編輯：卓政昌)

2016-11-07

U448；U445.7+2；V221+.8

B

1001-2184(2016)06-0126-04

曲懋軒(1990-)，男，黑龍江鶴崗人，畢業(yè)于昆明理工大學(xué)礦業(yè)工程專業(yè)，現(xiàn)于雅礱江流域水電開發(fā)有限公司從事項(xiàng)目管理工作；

崔偉杰(1988-)，男，河北石家莊人，畢業(yè)于河海大學(xué)水工結(jié)構(gòu)工程專業(yè)，現(xiàn)于雅礱江流域水電開發(fā)有限公司從事項(xiàng)目管理工作；

馬 騰(1990-)，男，河南夏邑人，畢業(yè)于武漢大學(xué)水工結(jié)構(gòu)工程專業(yè)，現(xiàn)于雅礱江流域水電開發(fā)有限公司從事項(xiàng)目管理工作；

鄭世偉(1992-)，男，云南保山人，畢業(yè)于四川大學(xué)水利水電工程專業(yè)，現(xiàn)于雅礱江流域水電開發(fā)有限公司從事項(xiàng)目管理工作.