已有橋梁運輸槽型梁預(yù)制構(gòu)件時的安全性研究

盛宇靜 蔡慧靜 張勝林 蔡煜梁

1寧波市建設(shè)工程安全質(zhì)量管理服務(wù)總站（315000） 2 寧波市城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)開發(fā)有限公司（315000）3 寧波工程學(xué)院（315211） 4 浙江省土木工程工業(yè)化建造工程技術(shù)研究中心（315211）

隨著我國橋梁工業(yè)化的快速發(fā)展，大量預(yù)制構(gòu)件在預(yù)制場預(yù)制完成后，將通過道路運送到施工現(xiàn)場，途中難免經(jīng)過在用橋梁。槽型梁預(yù)制構(gòu)件在運輸過程中是否會對在用橋梁的安全性產(chǎn)生影響及在用橋梁承載能力是否滿足槽型梁運輸要求等問題值得進一步研究。

1 工程概況

寧波某槽型梁運輸時途經(jīng)橋呈南北走向，與河流正交，全橋為三跨簡支梁。橋梁共兩幅，跨徑總長為30.0 m，跨徑布置為 10.0 m+10.0 m+10.0 m；橋梁橫斷面總寬為35.5 m，橫斷面自西向東布置為0.5 m（欄桿）+15.0 m（車行道+欄桿）+4.5 m（中央隔離帶）+15.0 m（車行道+欄桿）+0.5 m（欄桿）。橋面鋪裝采用瀝青混凝土，型鋼伸縮縫，橋梁上部結(jié)構(gòu)采用簡支空心板梁，板式橡膠支座。該橋所在道路屬于城市主干道，養(yǎng)護等級為Ⅰ等、養(yǎng)護類別為Ⅲ類，荷載等級為城-A 級。實橋現(xiàn)場照片如圖1 所示。

圖1 實橋照片

2 道路運輸方案

2.1 運梁車荷載

槽型梁最大跨徑為35 m，重量約為220 t。為了對比運輸方案，擬定2 種運梁車型號，其荷載分布分別如圖2 和圖3 所示。圖中長度單位為mm，除特殊注明外，荷載單位為kN。

圖2 第一種運梁車型軸荷分布示意圖

圖3 第二種運梁車型軸荷分布示意圖

2.2 布載原則

按照《城市橋梁設(shè)計規(guī)范》（CJJ 11—2011）中第10.0.4 條的相關(guān)規(guī)定進行車輛荷載布置。主要原則為:

1）在同一幅橋面上考慮一輛運梁車緩慢勻速通行，前后無其他車輛荷載，不考慮非機動車及行人荷載。

2）橫向布置上限制運梁車在一幅橋面的機動車道居中行駛，行駛范圍不應(yīng)大于6 m，且運梁車外側(cè)車輪中線至路緣帶外側(cè)的距離不應(yīng)小于1 m。

3 有限元模型

采用平面桿系有限元程序?qū)υ摌蛏喜拷Y(jié)構(gòu)進行計算。簡支空心板結(jié)構(gòu)劃分為903 個單元、464 個節(jié)點。主梁材料采用C40 混凝土，并通過增加橫向連系梁將主梁連接。截面擬定時分為中梁、左邊梁和右邊梁，并附加三種橫向聯(lián)系將其連接。約束條件定為在每根梁的端部設(shè)有簡支約束。簡支空心板模型如圖4 所示。

4 理論分析

4.1 城 -A 級荷載驗算

為驗證橋梁在《城市橋梁設(shè)計規(guī)范》（CJJ 11—2011）“城-A”荷載作用下的承載能力是否滿足規(guī)范和設(shè)計要求，依據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果，選取該橋外觀質(zhì)量最差的車行道10 m 簡支空心板進行結(jié)構(gòu)檢算，結(jié)構(gòu)檢算內(nèi)容見表1。

圖4 簡支空心板模型

表1 結(jié)構(gòu)檢算內(nèi)容

根據(jù)橋梁試驗檢測結(jié)果，引入檢算系數(shù)或、承載能力惡化系數(shù)、截面折減系數(shù)和進行修正計算。

依據(jù)《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》（JTG/T J21—2011）得出各檢算系數(shù)，見表2。

表2 檢算系數(shù)表

依據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D62—2004）及《公路橋梁承載能力評定規(guī)程》（JTG/T J21—2011），選取外觀質(zhì)量最差的10 m 簡支空心板，對其在“城-A”荷載作用下的承載能力進行檢算，結(jié)果見表3。

表3 檢算結(jié)果

通過檢算可知，該橋在“城-A”荷載作用下的作用效應(yīng)組合值小于抗力效應(yīng)值，其承載能力滿足城-A 荷載等級的要求。

4.2 運梁車荷載驗算

根據(jù)理論模型計算第1 種車型的荷載效應(yīng)，計算結(jié)果見表4。荷載組合為 1.1×（1.2×恒載內(nèi)力+1.45×運梁車荷載）。計算最大位移為26.91 mm，最大彎矩為531.83 kN·m，最大剪力為34 kN；最大組合拉應(yīng)力為1.72 MPa，小于C40 混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗拉強度（2.40 MPa），混凝土強度滿足要求。

表4 第1 種車型荷載效應(yīng)計算結(jié)果

第2 種車型荷載效應(yīng)的計算結(jié)果見表5。荷載組合與第1 種車型一致。

表5 第2 種車型荷載效應(yīng)計算結(jié)果

通過對比表4 和表5，第2 種車型在運輸槽型梁時對舊橋產(chǎn)生的荷載效應(yīng)較大，計算最大組合拉應(yīng)力為1.95 MPa，因此，優(yōu)先選用第1 種車型的道路運輸方案。

5 結(jié)論

1）根據(jù)實測結(jié)果，簡支空心板橋在城-A 荷載作用下，作用效應(yīng)組合值小于抗力效應(yīng)值，說明橋梁設(shè)計承載力滿足要求。

2）根據(jù)有限元模型，對比第1 種和第2 種運梁車荷載效應(yīng)計算結(jié)果，當(dāng)采用第1 種車型運輸槽型梁時對舊橋產(chǎn)生的荷載效應(yīng)較小，故優(yōu)先選用第1種車型進行槽型梁陸路運輸。

3）槽型梁運輸過程中，需盡量限制運梁車在一幅橋面的機動車道居中行駛，同時保持車輛行駛勻速緩慢，以減少沖擊荷載對橋梁的不利影響。