南彭跨線橋梁改造加固方案設(shè)計

巫容初

（連城縣交通運(yùn)輸局，福建 龍巖 366200）

0 引言

南彭跨線橋梁上跨高速公路，修建于2008年，經(jīng)定檢評定為二類，屬于較好狀態(tài)。隨著城市交通的不斷發(fā)展，該路段通行車輛多為實(shí)載60～80t的四軸重車，通過調(diào)用橋位處攝像頭發(fā)現(xiàn)，重車時常結(jié)隊(duì)由接龍往南彭方向通行，回程部分車輛空載。因此對該橋的結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，保障行車安全顯得尤為重要。

1 橋梁概況

南彭跨線橋梁全長83.88m，橋面全寬9.0m，為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋。橋梁上部結(jié)構(gòu)為2×36.0m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，梁高2.0m；下部結(jié)構(gòu)橋臺采用重力式U型橋臺，橋墩采用雙柱式墩，基礎(chǔ)采用擴(kuò)大基礎(chǔ)；橋面鋪裝為中心高度16cm的C40防水混凝土，設(shè)雙向1.5%橫坡。橋梁設(shè)計荷載：汽車-20級，掛車-100。平面圖、立面圖、截面圖如圖1所示。

圖1 橋梁平面（單位：cm）

2 結(jié)構(gòu)計算

2.1 現(xiàn)狀調(diào)查及布載工況

為了解橋址處車輛現(xiàn)狀，設(shè)計人員通過調(diào)查車流量，并查閱調(diào)用橋址處監(jiān)控攝像頭，獲取了該路段的交通量。該路段貨車的主要類型為二軸車輛62.49%和四軸車輛31.24%。由于二軸車輛重量輕，故本次設(shè)計按照四軸車進(jìn)行控制設(shè)計。

根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查，將考慮如下三種布載形式：

①第一種布載形式：考慮橋上雙向均為重車交通堵塞的情況，車輛行駛速度為0，即按80t四軸車輛雙向在橋梁上前后間距5m滿布。

②第二種布載形式：考慮負(fù)荷四軸貨車按照小于10km·h-1的行駛速度通行，即80t四軸車輛單向在橋梁上前后間距13m布置，另一側(cè)按公路-Ⅱ級通行要求正常通行。

③第三種布載形式：考慮負(fù)荷四軸貨車行駛速度超過20km·h-1，即橋上僅有80t四軸車輛單車通行，同時橋梁滿足公路-Ⅱ級的通行要求。

2.2 結(jié)構(gòu)計算情況

應(yīng)用Midas有限元分析軟件，采用平面桿系將全橋離散為79個節(jié)點(diǎn)，72個單元。按部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件驗(yàn)算。

三種布載形式下計算結(jié)果如下：

①第一種布載形式：原橋箱梁梁體正截面抗彎、斜截面抗剪、正截面壓應(yīng)力、正截面及斜截面抗裂、橋墩承載力、支座、橋面板等驗(yàn)算均不能滿足規(guī)范要求。

②第二種布載形式：原橋箱梁梁體墩頂截面、正截面及斜截面抗裂、橋墩承載力、橋墩處支座、橋面板等驗(yàn)算不能滿足規(guī)范要求。

③第三種布載形式：原橋箱梁梁體橋面板不滿足規(guī)范要求。

根據(jù)以上三種布載形式的計算結(jié)果，橋梁均有不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求的指標(biāo)出現(xiàn)，因此需要對橋梁進(jìn)行改造或加固設(shè)計。

3 加固方案比選

針對三種布載形式的通行要求，初步擬定以下改造或加固方案：

方案一：拆除上部結(jié)構(gòu)后重建（先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁）、加固下部結(jié)構(gòu)；

方案二：拆除上部結(jié)構(gòu)后重建（連續(xù)鋼箱梁）、加固下部結(jié)構(gòu)；

方案三：上部結(jié)構(gòu)增大截面、增設(shè)縱向預(yù)應(yīng)力，下部結(jié)構(gòu)加固；

方案四：改造橋面鋪裝使共同受力

因拆除后重建，造價費(fèi)用較高，故主要考慮方案三和方案四，比選情況如表1所示。

表1 方案比選

若按照80t重車的單向正常通行，另一側(cè)按公路-Ⅱ級正常通行情況進(jìn)行設(shè)計，則僅需要按照方案三進(jìn)行加固設(shè)計。但運(yùn)營過程中應(yīng)及時發(fā)現(xiàn)橋位處出現(xiàn)的交通堵塞狀況，并進(jìn)行及時疏導(dǎo)，避免出現(xiàn)80t重車堵塞的不利工況。

若按照單車80t重車的通行情況進(jìn)行設(shè)計，僅需要按照方案四對橋面板進(jìn)行相應(yīng)處治，使得其與主梁共同受力，但是需專人24小時進(jìn)行嚴(yán)格交通管制。

綜合安全、合理、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)等方面因素，本次設(shè)計推薦采用方案三。

4 結(jié)論

根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查，發(fā)現(xiàn)實(shí)際的車輛荷載較大，根據(jù)車流量調(diào)查，實(shí)際開展結(jié)構(gòu)計算。計算表明結(jié)構(gòu)承載能力不足，需要進(jìn)行加固，于是提出四種解決方案。通過方案比選得知，頂板增大截面，墩頂增設(shè)縱向預(yù)應(yīng)力等加固方案具有可行性。