特重型大件運輸車輛通行橋梁加固方案探討

摘? 要：隨著我國科學技術(shù)與經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提升，對大件運輸車輛的需求量日漸增加，確保大型運輸車輛的通行安全，成為當前急需解決的關(guān)鍵問題。橋梁是交通運輸中重要構(gòu)成部分，為了確保橋梁安全和大件運輸有序進行，做好大件運輸車輛通行橋梁加固工作具有重要意義?；诖耍疚膹拇蠹\輸車輛通行橋梁承載力的可行性研究出發(fā)，探討了大件運輸車輛通行橋梁的加固技術(shù)方案，以期為橋梁加固提供借鑒。

關(guān)鍵詞：大件運輸;車輛通行;橋梁加固;技術(shù)方案

中圖分類號：U445.72? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2019）05-0000-00

0 引言

隨著我國經(jīng)濟及基礎建設的不斷發(fā)展，各種超長、超寬、超高、超重大件運輸服務正變得越來越頻繁，其中特重型大件運輸車輛的通行對道路、橋梁結(jié)構(gòu)承載能力提出更高要求。因此如何充分利用現(xiàn)有橋梁進行運輸通行成為降低大件運輸成本、實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化的關(guān)鍵。

本文依托河南境內(nèi)駐馬店換流站大件運輸項目，以其經(jīng)行路線上的簡支梁橋為例，針對特重型大件運輸車輛荷載通行要求，研究通行橋梁的加固方法，為同類型大件運輸通行橋梁加固及通行過程安全監(jiān)測提供參考。

1 大件運輸車輛通行橋梁承載力的可行性分析

（1）計算力法。在計算與分析大件運輸車輛通行橋梁過程中，往往對復雜的橋梁進行結(jié)構(gòu)簡化，以獲得力學的計算簡圖和橋梁力學模型，從而確保橋梁加固的可靠性與安全性。此外，在進行大件運輸車輛通行橋梁的結(jié)構(gòu)計算時，還需要按照概率法來確定橋梁通行的安全系數(shù)，提升橋梁結(jié)構(gòu)的可靠性，同時為橋梁結(jié)構(gòu)承載力保留潛在儲備。（2）材料強度。對混凝土材料而言，混凝土結(jié)構(gòu)使用的原材料會隨著時間變化而發(fā)生改變。因此為了確保橋梁結(jié)構(gòu)使用的安全性，混凝土與鋼材等材料設計強度要比強度標準值小。同時為了增強橋梁結(jié)構(gòu)設計的安全性，會保留相應的強度儲備。（3）附屬結(jié)構(gòu)。在設計大件運輸車輛通行橋梁結(jié)構(gòu)的過程中，需要設定附屬結(jié)構(gòu)的構(gòu)造參與受力，為橋梁保留相應的承載力儲備。例如某省的高速公路普通橋梁的結(jié)構(gòu)類型屬于簡支梁橋、連續(xù)鋼構(gòu)橋梁以及連續(xù)梁橋等混凝土梁式橋，所鋪裝的鋼筋混凝土橋梁具有相應的結(jié)構(gòu)承載能力，混凝土護欄參與主梁抗力能提升整個結(jié)構(gòu)剛度，采用橋而連續(xù)構(gòu)造設計簡支橋梁，以改善橋梁工作狀態(tài)，確保大件車輛在規(guī)定范圍內(nèi)超過設定的荷載效應時能夠安全通行?？梢姡瑯蛄簩嶋H承載能力通常超過橋梁設計的承載力，保障了橋梁在受到各種侵擾時，大件運輸車輛仍可安全通行。

2 大件運輸車輛通行橋梁加固技術(shù)方法

2.1選擇合適的加固方法

在橋梁加固過程中，根據(jù)橋梁技術(shù)和加固目的不同，需要選擇不同的加固方法，具體可從以下幾方面進行分析：（1）橋型不同。根據(jù)公路橋梁加固設計的相關(guān)規(guī)范，對于橋梁不同，所使用的加固方法也不同。例如簡支梁橋在使用過程中，通常出現(xiàn)抗彎能力和承載力不足、混凝土出現(xiàn)早期裂縫和梁橫向聯(lián)系不足等問題，在進行加固時，需要采用簡支連續(xù)方式，對橋梁施加預應力和增加截面，并更換主梁，然后粘貼鋼板和纖維復合材料，以提升承載能力。此外，還需做好早期裂縫處理工作，給予耐久性加固，確保車輛安全通行。（2）橋梁跨徑。根據(jù)我國關(guān)于公路橋梁設計通用規(guī)范的要求，對于橋梁的跨徑選擇，按照總長可劃分為：特大、大、中和小等4種。（3）橋梁等級。根據(jù)公路橋梁技術(shù)狀況評定標準要求，橋梁技術(shù)狀況評定可劃分為5類，所以加固方法的選擇，可根據(jù)規(guī)定要求進行：1）粘貼復合纖維板加固法與增大截面，提升的橋梁承載力相對較小，適用3類橋梁加固方法。2）4類橋梁加固適用粘貼鋼板來提升結(jié)構(gòu)抗彎剛度，以改善橋梁結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)。3）體外預應力方法將原來的承載力提升到40%，以增加結(jié)構(gòu)的承載力、剛度以及抗裂性通常適用于4類。（4）混凝土強度。原構(gòu)件的混凝土強度下降，給加固效果帶來不利影響。因此按照《公路橋梁加固設計規(guī)范》有關(guān)規(guī)定，對被加固橋梁現(xiàn)場檢測結(jié)構(gòu)的混凝土強度做出以下規(guī)定：1）增大截面與粘貼鋼板。鋼筋混凝土的受彎構(gòu)件大于C20，受壓構(gòu)件大于C15，預應力混凝土構(gòu)件大于C30。2）體外預應力。被加固構(gòu)件的混凝土強度等級大于C25。3）使用復合纖維加固板、梁的過程中，混凝土強度等級大于C20。（5）橋下凈空與水位。橋梁上下部結(jié)構(gòu)要為水路交通提供同等服務時，除了需要確保橋上的通車需求，還應符合橋下通航與泄洪的需要。并且橋上的交通可繞路行駛，而橋下的船舶無法繞路行駛。因此針對通航和泄洪需要，在進行加固過程中，盡可能選擇增大截面法進行加固。

2.2豎向臨時支撐加固方法

豎向臨時支撐法技術(shù)即是利用多點彈性支撐連續(xù)梁取代上部結(jié)構(gòu)簡支梁，對上部結(jié)構(gòu)控制界面、下部結(jié)構(gòu)和基礎受力進行控制，以提升整體承載力。使用橋下增設臨時支撐加固方法的目的是縮短橋梁跨徑，將原來結(jié)構(gòu)物的受力狀態(tài)分散到不同結(jié)構(gòu)，改善受力狀態(tài)，為大件運輸車輛安全通行提供保障。如圖1所示。

3 工程實例分析

為落實習總書記開發(fā)青海省“拳頭”資源的重要指示，促進青海海南地區(qū)清潔能源示范基地的開發(fā)和清潔電力的外送，滿足河南負荷發(fā)展和新能源配置結(jié)構(gòu)改善的需要，規(guī)劃建設青海-河南±800 kV特高壓直流輸電工程，輸電規(guī)模1000萬kW。

駐馬店換流站位于河南省駐馬店市上蔡縣，運輸線路全長約為60.00 km。沿線運輸共加固橋梁13座，均為空心板橋，跨徑為8～20 m范圍空心板橋，本次大件運輸項目運輸通行次數(shù)為28次，運輸通行時間約為12個月。大件運輸特種車輛具體參數(shù)及板式車示意圖如圖2所示。

3.1上部結(jié)構(gòu)加固設計及結(jié)構(gòu)檢算

本文以跨徑20 m的汾河橋為例，原橋為8～20 m的空心板橋，上部結(jié)構(gòu)設計荷載為汽-20級;掛-100，根據(jù)加固前計算結(jié)果，本次設計對該橋采用臨時支撐的方案進行加固。如圖3、圖4所示。

加固后正常使用極限狀態(tài)的驗算，見圖5、表1：

3.1.1正截面抗彎承載能力驗算

結(jié)論：按照《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG 3362-2018）第5.1.2條驗算，根據(jù)圖5計算結(jié)果所示，在承載力折減之前結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)×作用效應的組合設計最大值均小于等于構(gòu)件承載力設計值，滿足規(guī)范要求[1]。

3.1.2斜截面抗剪承載能力驗算（圖6、表2）

結(jié)論：按照《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG 3362-2018）第5.2.12條進行抗剪截面驗算，根據(jù)圖6計算結(jié)果所示，在承載力折減之前結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)×作用效應的組合設計最大值均小于等于構(gòu)件承載力設計值，滿足規(guī)范要求[1]。

3.2基底應力驗算

對于沿線運輸跨徑8 m和10 m的橋梁均為漿砌片石擴大基礎，個別橋梁臺身存在不均勻沉降和臺身豎向裂縫，根據(jù)大件運輸特殊車輛荷載，采用橋梁通8.0及Match cad專用軟件對原橋臺身及地基承載力進行復核計算，計算結(jié)果如表3和圖7所示[1]。

對于8 m、10 m跨徑的橋梁，橋梁地基承載力和抗滑移均不能滿足要求的。采用鋼花管注漿加固處理基底應力恢復至原設計承載力后，采用在河心側(cè)清除原地面表土至原基底設計標高后，植入直徑22的鋼筋澆筑C25混凝土，擴大基礎截面的施工方案，減小基底應力滿足大件安全運輸通行。

4 結(jié)語

綜上所述，橋梁是交通運輸不可缺少一部分，對確保大件運輸車輛通行橋梁具有重要意義。因此要想保證大件運輸車輛通行橋梁的安全，提升橋梁結(jié)構(gòu)承載能力，相關(guān)部門需要根據(jù)橋梁運營狀態(tài)，詳細分析大件運輸車輛通行橋梁承載力的可行性，基于此選擇相應的加固技術(shù)進行加固，實現(xiàn)延長橋梁使用壽命的目的。

參考文獻

[1]公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG 3362-2018）[S].

收稿日期：2019-08-02

作者簡介：盛玉利（1982—），男，河南鄭州人，碩士，工程師，研究方向：橋梁設計。

Discussion on Strengthening Schemes for Bridges Passing by Heavy Vehicles

SHENG Yuli

（Henan Transportation Science and Technology Research Institute Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan? 450006）

Abstract：With the continuous improvement of science， technology and economic development level in China， the demand for large transport vehicles is increasing day by day，and it becomes the key problem that needs to be solved urgently.Bridge is an important part of transportation. In order to ensure the safety of Bridges and the orderly progress of bulk transportation， it is of great significance to reinforce the bridge for bulk transportation vehicles. Based on the feasibility of carrying capacity of large transport vehicle bridge， this paper discusses the reinforcement technology of large transport vehicle bridge，with a view to providing reference for bridge reinforcement.

Keywords：large-scale transportation;vehicle traffic;bridge reinforcement; technical solution