繆樹明

（貴州省凱里公路管理局，貴州 凱里 556000）

1 引言

對舊橋主梁跨中截面承載能力不足進(jìn)行加固采用的方法很多，一般有簡支變連續(xù)梁法、增大截面法、梁底粘貼鋼板法、梁底粘貼碳纖維片材法等。其中簡支變連續(xù)梁法是多跨簡支T梁橋加固改造、提高承載能力的行之有效的方法。

該方法可結(jié)合橋面鋪裝整修，在兩跨橋之間的T梁上翼緣添加負(fù)彎矩鋼筋，從而改變簡支梁為連續(xù)梁的受力體系，降低了活載產(chǎn)生的跨中彎矩，從而達(dá)到提高荷載等級的加固效果。此方法可結(jié)合梁底粘貼鋼板或碳纖維片材的方法同時應(yīng)用，將能達(dá)到更好的效果。由于其方法簡單、思路明確、效果明顯、經(jīng)濟(jì)實惠而受到青睞，在多跨簡支T梁橋的加固中得到廣泛應(yīng)用。但在采用簡支變連續(xù)梁法加固的橋梁中也發(fā)現(xiàn)了一定的問題。實踐中發(fā)現(xiàn)，在簡支變連續(xù)的中間支點處梁段，其端部一定范圍內(nèi)出現(xiàn)了較多較長的斜向裂縫，其斜裂縫的長度、密度及寬度均大于邊支點部梁上的斜裂縫，此裂縫的出現(xiàn)不僅影響到T梁的耐久性能，同時有可能造成T梁端部斜截面剪壓破壞，對橋梁安全造成危害。

2 簡支變連續(xù)梁加固措施的效應(yīng)

以跨徑為16.76m＋16.76m兩跨簡支T梁橋為例，來分析簡支T梁變連續(xù)加固措施的效應(yīng)如何。主要通過比較加固前后結(jié)構(gòu)受力特征及應(yīng)力狀態(tài)等的變化，分析中間支點處梁段產(chǎn)生較多斜裂縫的原因，同時分析加固措施前后梁的承載能力發(fā)生的變化，最后指明采用該方法應(yīng)該注意的環(huán)節(jié)。簡支T梁橋由5片T梁裝配而成，T梁之間由橫隔板連接，翼緣板間為現(xiàn)澆濕接頭。T梁高100cm，寬140cm，砼設(shè)計等級為C30，設(shè)計荷載為汽－20級（《橋規(guī)》1989年規(guī)范，相當(dāng)于新規(guī)范[3]公路－II級）。簡支T梁橋的橫向布置、T梁跨中截面尺寸及鋼筋布置如圖1所示。

2.1 荷載橫向分布變化

簡支T梁橋通過在兩跨T梁接縫處上翼緣添加負(fù)彎矩區(qū)的鋼筋，使結(jié)構(gòu)體系發(fā)生轉(zhuǎn)換，由原來的簡支梁變?yōu)檫B續(xù)梁。采用空間組合有限元法對體系轉(zhuǎn)換前后該橋跨中及中間支點處荷載橫向分布系數(shù)進(jìn)行了計算，其計算結(jié)果如表1所示。從表1可知，從簡支變連續(xù)以后，跨中荷載橫向分布系數(shù)有所變大，這與體系轉(zhuǎn)換后梁的自由長度減小有關(guān)。從該實例橋分析，其增大量較小，比轉(zhuǎn)換前增大0.6%。中間支點處荷載橫向分布系數(shù)未見明顯變化，此處主要因為橫向剛度本身較大，體系轉(zhuǎn)換未造成明顯影響。

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2.2 應(yīng)力狀態(tài)變化

簡支T梁橋變?yōu)檫B續(xù)梁以后，其在中間支點處上翼緣產(chǎn)生負(fù)彎矩，其活載應(yīng)力狀態(tài)將發(fā)生變化。利用空間組合有限元法對T梁在體系轉(zhuǎn)換前后，公路－II級荷載作用下其應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生的變化進(jìn)行分析。

T梁在體系轉(zhuǎn)換前后最小主應(yīng)力方向（裂縫方向）的變化。簡支梁在轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)梁后其活載作用下的應(yīng)力狀況發(fā)生了明顯的變化。在中間支點梁段其最小主應(yīng)力方向出現(xiàn)了明顯的反彎現(xiàn)象，而邊支點梁段與體系轉(zhuǎn)換前是一樣的。反彎現(xiàn)象是由于中間梁段的異號彎矩產(chǎn)生的，正是異號彎矩的影響，導(dǎo)致連續(xù)梁中間梁段抗剪承載能力有所降低。試驗研究表明，由于粘結(jié)裂縫充分發(fā)展而引起的應(yīng)力重分布，使得連續(xù)梁的抗剪承載能力有所降低，降低的幅度與剪跨比有關(guān)。連續(xù)梁的剪跨比越小，應(yīng)力重分布的過程越充分，與同一剪跨比的簡支梁相比，其抗剪承載力降低得也越多。

2.3 極限承載能力變化

從上節(jié)可知，簡支T梁轉(zhuǎn)換為連續(xù)梁以后，其中間支點梁段的抗剪承載能力有所下降，而邊支點梁段與原來相同。根據(jù)國內(nèi)外研究結(jié)果，將連續(xù)梁砼與箍筋共同承擔(dān)的抗剪承載能力按照同樣剪跨比的簡支梁抗剪承載能力進(jìn)行折減，其折減系數(shù)取為0.9?？紤]到原規(guī)范在設(shè)計箍筋及彎起鋼筋時，按砼及箍筋承擔(dān)60%承載力，彎起鋼筋承擔(dān)40%承載力考慮，為方便比較起見，故認(rèn)為該簡支T梁彎起鋼筋所提供的承載力為0.4Vd,b,而砼及箍筋所提供的承載力為0.6 Vd,b。(Vd,b為簡支T梁的抗剪承載能力)，則簡支變連續(xù)后，中間支點梁段的抗剪承載能力為：

式中，Vd,C為連續(xù)梁中間支點梁段抗剪承載能力值。

由式（1）可知，簡支變連續(xù)后中間支點梁段的抗剪承載能力降為原來的94%。簡支T梁體系轉(zhuǎn)換后其跨中截面抗彎承載能力未發(fā)生變化,故轉(zhuǎn)換前后其抗彎承載能力相同,即:

式中，Md,b和Md,C分別為體系轉(zhuǎn)換前后T梁跨中截面抗彎承載能力值。

2.4 加固后活載提高值

采用簡支變連續(xù)梁加固方法通?？紤]體系轉(zhuǎn)換后跨中彎矩的減小，從而達(dá)到提高活荷載等級的目的。因此首先考慮體系轉(zhuǎn)換后的活荷載能夠提高的百分比。表2顯示了體系轉(zhuǎn)換前后同一荷載作用下跨中彎矩的變化情況，其中2期恒載按10cm厚鋼筋砼鋪裝層考慮。從表2可知，體系轉(zhuǎn)換后，除1期恒載彎矩不變外，2期恒載及活載彎矩均變小。

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如果按照體系轉(zhuǎn)換前后跨中彎矩的荷載組合效應(yīng)不變來考慮，則活載效應(yīng)增加值可由下式進(jìn)行計算：

式中SG2,b，SG2,c分別為體系轉(zhuǎn)換前后T梁跨中彎矩2期恒載效應(yīng)值；SQ,b，SQ,c分別為體系轉(zhuǎn)換前后T梁跨中彎矩汽車活載效應(yīng)值。由式（3）計算得活載效應(yīng)增加值ΔSQ,c=175.2kN·m，活載可增加到原來的1.35倍。

2.5 加固后抗剪承載能力不足值

從上節(jié)計算表明，簡支變連續(xù)梁后由于同等荷載下跨中彎矩減小，汽車活載可提高35%。由1.3節(jié)計算表明連續(xù)端梁段的抗剪承載能力由于簡支變連續(xù)后有所降低，邊支點梁段與原來相同。如果認(rèn)為原T梁抗剪承載能力剛好滿足提升前的荷載要求，則荷載提高后梁的抗剪承載能力將明顯不足。將以距連續(xù)支點1/2梁高處斜截面的抗剪承載能力為例計算其抗剪承載能力不足值。簡支變連續(xù)后連續(xù)梁端該截面在同等活載下的剪力變化值。體系轉(zhuǎn)換前后，1期恒載及汽車活載剪力不變，2期恒載剪力變大。如果認(rèn)為原T梁抗剪承載能力剛好滿足提升前的荷載要求，則體系轉(zhuǎn)換后中間支點梁段抗剪承載能力為：

3 幾點建議

以兩跨16.76m＋16.76m簡支T梁變連續(xù)加固措施為例，從以上效應(yīng)分析可得出以下結(jié)論：

簡支變連續(xù)后跨中荷載橫向分布系數(shù)有所變大，而中間支點處荷載橫向分布系數(shù)不變。簡支變連續(xù)后，中間支點梁段應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生明顯變化，出現(xiàn)應(yīng)力反彎現(xiàn)象，正是此現(xiàn)象降低了T梁砼及箍筋的抗剪承載能力。簡支變連續(xù)后，中間支點梁段抗剪承載能力降為原來的94%。簡支變連續(xù)后由于跨中彎矩的減小，汽車活載可提高到原來的1.35倍。如果按照跨中彎矩控制來提高35%的活載等級，則梁端抗剪承載能力不足部分最大為其能提供的承載能力的35.7%。

4 結(jié)束語

從上述結(jié)論可知，以簡支變連續(xù)梁的方法加固多跨簡支T梁橋，跨中抗彎承載能力能夠使載活等級提高，但梁端的抗剪承載能力將產(chǎn)生明顯不足。因此，建議在采用此方法加固多跨簡支T梁橋的同時應(yīng)對中間支點梁段的抗剪承載能力進(jìn)行加固。如果用跨中彎矩控制來提高T梁橋的荷載等級，同時也要對邊支點梁段的抗剪承載能力進(jìn)行加固，避免產(chǎn)生斜裂縫及抗剪能力不足的情況發(fā)生。加固的方法可采用粘貼斜向鋼板、碳纖維布等材料進(jìn)行。

[1]萬鵬，鄭凱鋒.組合有限元方法在T形梁橋荷載橫向分布分析中的應(yīng)用[J].

[2]諶潤水，胡釗芳，帥長斌.公路舊橋加固技術(shù)與實例[M].