超重車通行下橋梁上部結(jié)構(gòu)驗算

(重慶市市政設(shè)計研究院 重慶 400020)

前言

近年來，隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，許多大型國家重點建設(shè)項目開始投資建設(shè)，城市橋梁是否具有承受超重型車輛荷載的能力，超重型車輛能否順利通過。為了保障橋梁和超重型車輛安全，通行前對其橋梁進行安全評估顯得尤為重要。

一、工程概況

該橋全長123.2m，全橋設(shè)計車道數(shù)為雙向4車道設(shè)計。單幅橋橋面布置為3.0m(人行道)+15.0m(車行道)+0.5m(防撞護欄)=18.5m。上部結(jié)構(gòu)采用預應力混凝土連續(xù)現(xiàn)澆箱梁，屬于A類預應力混凝土構(gòu)件。跨徑布置為37m+40m+37m=117m，箱梁全寬18.5m，采用單箱三室斷面，箱梁采用C50混凝土，箱梁高2.20m，兩側(cè)翼緣懸挑2.50m，箱梁腹板厚度0.50m，頂?shù)装搴穸?.25m，端橫梁寬2.00m，中橫梁寬2.50m。下部結(jié)構(gòu)橋臺采用重力式橋臺，人工挖空樁基礎(chǔ)，橋墩采用C40，設(shè)計荷載等級為：公路—Ⅰ級，人群荷載：3.5kN/m2。

二、驗算方法

(1)承載能力極限狀態(tài)下，橋梁上部結(jié)構(gòu)正截面抗彎承載能力及斜截面抗剪承載能力小于橋梁承載能力設(shè)計值，即γ0S≤R；

(2)正常使用極限狀態(tài)下，橋梁上部結(jié)構(gòu)正截面和斜截面混凝土主拉應力(抗裂)應符合下列要求：

正截面：σst—σpc≤0.7ftk σlt—σpc≤0

斜截面：σtp≤0.5ftk

三、驗算過程

本次通行超重車重量以50t為示例，參照《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTJ 021-89)中30t的汽車荷載，50t-3軸超重車通行車輛的軸重分布參照規(guī)范中30t-3軸汽車進行計算確定，得到前軸為10t，兩后軸分別為20 t、20t。

我們采用Midas civil有限元分析軟件對上部結(jié)構(gòu)進行建模計算分析，預應力混凝土箱梁均采用梁單元模擬，支座的邊界條件以施工圖紙要求模擬，其中模型劃分為116個單元、129個節(jié)點，計算模型如下圖1所示。

圖1 橋梁上部結(jié)構(gòu)模型

計算分析的車輛荷載按照50t超重車輛技術(shù)參數(shù)進行加載，荷載效應組合按照《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTG D60-2015)第4.1節(jié)要求進行效應組合，計算過程考慮了橋梁施工過程以及成橋后收縮徐變等因素的影響。

根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)受力特點，主要驗算承載能力極限狀態(tài)下結(jié)構(gòu)的正截面抗彎承載能力、斜截面抗剪能力以及正常使用極限狀態(tài)下結(jié)構(gòu)的正截面、斜截面抗裂能力，極限承載能力根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTG 3362-2018)第5.2.3～第5.2.7條進行計算。

主梁正截面抗彎承載能力計算結(jié)果見下表1。

表1 抗彎承載能力驗算結(jié)果

備注：表中“OK”表示符合規(guī)范要求，“NG”表示不符合規(guī)范要求。

同理，對主梁斜截面抗剪承載能力進行計算得到該橋主梁各截面實際抗剪承載能力值均小于結(jié)構(gòu)抗力值，同樣對該橋主梁正常使用極限狀態(tài)下正截面、斜截面抗裂進行驗算，得到該橋正常使用極限狀態(tài)下正截面及斜截面抗裂驗算均滿足規(guī)范要求。

四、結(jié)語

本文通過對一個預應力混凝土橋梁上部結(jié)構(gòu)進行超重車通行驗算，在既敘述了超重車通行的結(jié)構(gòu)驗算步驟，又同時介紹了MIDAS在橋梁結(jié)構(gòu)驗算中的應用，通過實際的計算評判超重車能否通行以供業(yè)界參考。