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        安穩(wěn)電廠大件運輸舊橋臨時加固方案研究

        2016-11-26 03:58:16王軍禮重慶市綦江區(qū)公路局重慶401420
        中國房地產(chǎn)業(yè) 2016年18期
        關鍵詞:原橋大件牛腿

        文/ 王軍禮 重慶市綦江區(qū)公路局 重慶 401420

        安穩(wěn)電廠大件運輸舊橋臨時加固方案研究

        文/ 王軍禮 重慶市綦江區(qū)公路局 重慶 401420

        重慶安穩(wěn)電廠擴建,需運輸自重350噸,車貨總重434.5噸的發(fā)電機定子通過雙曲拱橋,原橋能力不能滿足大件通過的需要,采用在原橋主拱圈下設置工字鋼聯(lián)合支架作為附加拱圈的方式進行臨時加固后滿足承載要求,并順利通過,為舊橋臨時加固以及大件運輸積累了經(jīng)驗。

        大件運輸;附加拱圈;臨時加固

        1、工程概況

        因重慶市綦江區(qū)安穩(wěn)鎮(zhèn)電廠建設需要,需通過一座舊拱橋--羊叉橋?qū)⒋蠹冸娖鬟\送至電廠,本次運輸車貨總重434.5噸(其中貨重350噸、平板車重52.5噸,牽引車重32噸)。羊叉橋全長52.0m,橋梁全寬6.0m:[護欄(0.4m)+橋面鋪裝(5.2m)+護欄(0.4m)],下部結(jié)構(gòu)為重力式橋臺及剛性墩;橋面鋪裝為水泥混凝土路面,欄桿為鋼筋混凝土防撞護欄,上部結(jié)構(gòu)為跨徑2×20m的鋼筋混凝土雙曲拱橋。該橋于2016年初已進行過加固整治,整治方案是采用增大截面法,在原拱肋下方設置25cm厚鋼筋混凝土板將6片拱肋連成整體,以增大截面尺寸和截面剛度,加固后,滿足了車貨總重311噸大件貨物的通行要求。

        2、附加拱圈設計

        2.1 附加拱圈方案

        此次為滿足臨時通行434.5噸大件貨物的需要,充分利用原橋承載力,綜合考慮各種因素,本次臨時輔助支撐設計采用附加拱圈形式,在原橋主拱圈下設置工字鋼聯(lián)合支架拱圈,附加拱圈的上表面與原橋拱圈下表面充分接觸,通過千斤頂對附加拱圈的拱腳施加軸向頂推力,強迫附加拱圈對原橋主拱圈施加均布壓力,這部分壓力可以抵消原橋部分恒載,達到提高橋梁承載能力的目的。此外,在主動施加一定的頂推力后,將附加拱圈與原拱圈進行固定連接,使附加拱圈與原拱圈形成整體,聯(lián)合受力,從而提高原拱圈的承載能力。初步計算表明,附加拱圈提供100噸的反向壓力,即可滿足本次大件車輛過橋需要。

        2.2 附加拱圈布置形式

        附加拱圈主要由12榀鋼拱架組成,每榀鋼拱架型號為20a的熱軋型工字鋼利用連接鋼板焊接而成(縱向長度根據(jù)現(xiàn)場實測值確定,分段拼裝而成)每兩榀鋼拱架通過橫向鋼板焊接形成一榀,全橋共形成六榀鋼拱架;各榀鋼拱架在拱腳處放置在牛腿上,通過千斤頂將拱架與主拱圈緊密貼合在一起,附加拱圈,截面如圖1、圖2,每榀鋼拱架的重量為0.43噸。

        圖1 附加拱圈橫斷面布置圖

        圖2 附加拱圈縱斷面布置圖

        在安裝每榀工字鋼之前先在每榀工字鋼下方對應位置植入鋼板,等每榀工字鋼臨時用螺桿固定后,通過千斤頂?shù)恼{(diào)整位置并施加軸向壓力,待每榀工字鋼頂壓就位后將工字鋼與鋼板進行焊接,從而保證附加拱圈與原拱圈共同受力并提供附加拱圈的橫向約束。

        3、附加拱圈驗算

        (1)混凝土

        a、C 40 混凝土(適用于加固混凝土拱圈和橋墩、臺前墻及腹拱圈加固):彈性模量:3.45×104 MPa;剪切模量:1.3×104 MPa;軸心抗壓強度設計值:fcd=18.4MPa;軸心抗拉強度設計值:ftd=1.65 MPa;泊桑比:0.2;線膨脹系數(shù):1.0×10-5/°C;容重:γ=26.0 kN/m3。

        b、C 20 混凝土(適用于原拱肋和微彎板):彈性模量:2.55×104MPa;剪切模量:1.02×104 MPa;軸心抗壓強度設計值:fcd=9.2MPa;軸心抗拉強度設計值:ftd=1.06 MPa;泊桑比:0.2;線膨脹系數(shù):1.0 ×10-5/°C;容重:γ=26.0 kN/m3。

        c、砌體(適用于橋墩、橋臺):砌體彈性模量:7.3×103 MPa;砌體線膨脹系數(shù):0.8×10-5 /°C; d、橋面鋪裝:鋼筋混凝土容重:γ=25.0 kN/ m3;瀝青混凝土容重:γ=22.0 kN/ m3。

        (2)普通鋼筋

        a、R 235鋼筋:彈性模量Es=2.1×105 MPa;抗拉設計強度fsd=195 MPa;標準強度fsk=235 MPa。

        b、HRB335鋼筋:彈性模量Es=2.0×105 MPa;抗拉設計強度fsd=280 MPa;標準強度fsk=335 MPa。

        (3)工字鋼

        工字鋼采用型號為 20a 的熱軋工字鋼,其參數(shù)如下,截面面積35.5cm2,對 x 軸的截面慣性矩為 IX=2370cm4,彎曲截面系數(shù)W x=237cm3,IX:SX=17.2cm,每米理論重量為27.9kg。

        3.2 牛腿的驗算

        圖3 牛腿立面圖

        如圖3 所示,支承工字鋼的牛腿采用不同尺寸的鋼板焊接在一塊100cm×42cm厚度為2cm的底座鋼板上。每個牛腿采用8根Ф16普通螺桿植筋固定。作用在每個牛腿上的力為F為200kN,鋼板及螺栓的材料均為Q 235鋼,許用應力 =170MPa, =130MPa。當F垂直作用在牛腿上時,通過分析每個螺桿的受力,當各個螺桿直徑相同,當外力F作用在牛腿上時,每個螺桿受力相同。

        通過受力分析,外力F與牛腿作用時豎直方向的剪力

        按剪切強度條件得

        由上可知,牛腿滿足受力條件。

        3.3 拱底鋼板混凝土壓應力計算

        通過在附加拱圈每個拱腳軸線處施加10噸的力,相當于每榀工字鋼承受100KN的軸向力,通過M IDAS軟件模擬附加拱圈受力狀態(tài),計算得出在拱頂焊接鋼板處梁底混凝土所受壓力為23.1KN,考慮車輛通過橋梁時的特殊性,取安全系數(shù)為1.4。由第一次加固設計資料知拱底材料為C 40混凝土,其標準抗壓強度為20.1MPa,附加拱圈與拱底接觸的鋼板尺寸為(28×65)cm,則拱底混凝土承受壓應力為0.2MPa,可知拱底混凝土承受壓應力遠小于混

        凝土抗壓強度,故拱底混凝土抗壓滿足要求。

        4、橋梁結(jié)構(gòu)分析

        本次檢算采用M idas Civil 2015軟件,結(jié)合實測幾何尺寸,建立加固前及加固后結(jié)構(gòu)計算模型。拱上填料的彈性模量比主拱材料的彈性模量小一個數(shù)量級,以弱化其剛度貢獻,橋面鋪裝和欄桿、護欄用均布線荷載模擬,車道荷載作用于橋面梁單元,通過拱上建筑傳遞至主拱圈。橋墩墩底和橋臺基礎均模擬為固結(jié)。橋梁結(jié)構(gòu)檢算模型如圖4,荷載組合作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算結(jié)果如表1、表2。

        圖4 橋梁檢算模型

        表1 1.2×恒載+1.2×特載+1.2×附加拱圈效應

        表2 1.2×恒載+1.4×公路—Ⅱ級+1.2×附加拱圈效應

        結(jié)論:

        通過對比羊叉橋在大件運輸(1.2恒荷載+1.2特載+1.2×附加拱圈效應)工況和公路-Ⅱ級荷載(1.2恒荷載+1.4公路-Ⅱ級荷載+1.2×附加拱圈效應下的內(nèi)力情況,可以看到在附加拱圈加固后,大件運輸荷載下的最大內(nèi)力與公路-Ⅱ級荷載比較接近,產(chǎn)生的荷載效應與公路-Ⅱ級荷載相當,略小于公路-Ⅱ級,滿足設計規(guī)范限值,可確保特殊荷載順利通過橋梁。

        結(jié)語:

        大件車輛已于2016年7月安全通過臨時加固橋梁,根據(jù)運輸現(xiàn)場監(jiān)測單位反饋的信息,被加固橋梁在大件車輛通過時受力狀態(tài)良好,臨時加固效果顯著。大件運輸舊橋臨時加固情況在綦江區(qū)發(fā)生較少,有許多的技術(shù)不很完善,本次成功案例為大件運輸舊橋臨時加固改造積累了經(jīng)驗。

        [1]中華人民共和國交通部.JTG/T J22-2008,公路橋梁加固設計規(guī)范[S].人民交通出版社,2008.

        [2]中華人民共和國交通部.JTG D60-2015,公路橋涵通用設計規(guī)范.人民交通出版社,2015.

        [3]中華人民共和國交通部.JTG/T J21-2011,公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程.人民交通出版社,2011.

        [4]葉見曙.結(jié)構(gòu)設計原理[M].人民交通出版社,2005.

        [5]單成林.舊橋加固設計原理及計算示例[M].人民交通出版社,2007.

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