成丕富

摘 要 在高速公路橋梁中普遍采用空心板或分體小箱梁上部結(jié)構(gòu)，其橫向分布性能是評(píng)價(jià)橋梁整體受力性能的重要參數(shù)。本文以某舊橋?yàn)槔?，采用梁格法建議空間有限元模型，著重分析了增加橫隔板對(duì)橋梁承載能力的影響，提出有針對(duì)性的加固補(bǔ)強(qiáng)措施，以期對(duì)類(lèi)似橋梁的設(shè)計(jì)、施工及檢測(cè)、加固具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞 橫隔板;荷載橫向分布系數(shù);橋梁加固

引言

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了一些橋梁垮塌事故，給人民和財(cái)產(chǎn)造成了一定的損失，在社會(huì)上造成了巨大的負(fù)面影響，服役橋梁的檢測(cè)加固問(wèn)題受到了廣泛的關(guān)注。如何分析橋梁病害的成因，并采取有效的加固措施，是保證橋梁結(jié)構(gòu)安全性要解決的首要問(wèn)題。

本文以某橋?yàn)槔贛IDAS有限元分析計(jì)算軟件，采用梁格法建立橋梁空間有限元模型，著重分析了增加橫隔板對(duì)橋梁承載能力的影響，提出有針對(duì)性的加固補(bǔ)強(qiáng)措施，以期對(duì)類(lèi)似橋梁的設(shè)計(jì)、施工及檢測(cè)、加固具有一定的借鑒意義[1]。

1工程概況

本橋位于某國(guó)道，建于1998年，橋梁全長(zhǎng)68.0m，橋面寬度為凈11+2×0.5m。該橋上部結(jié)構(gòu)為4×16m無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，板高0.75m，每一孔由6塊空心板構(gòu)成，板間距1.82m，中板寬1.82m，邊板寬2.36m。

設(shè)計(jì)荷載：橋梁設(shè)計(jì)荷載為汽-20、掛-100。該試驗(yàn)橋運(yùn)營(yíng)多年，超載現(xiàn)象較為嚴(yán)重，經(jīng)荷載試驗(yàn)及承載力評(píng)定，需要對(duì)該橋進(jìn)行加固。

從橋梁設(shè)計(jì)的角度分析，本橋空心板中心距為1.82m，跨中均未設(shè)置橫隔板，有可能導(dǎo)致橋梁的橫向分布性能較差，故下面將對(duì)橫隔板的設(shè)置對(duì)橋梁橫向分布性能的影響進(jìn)行詳細(xì)分析[2]。

2計(jì)算模型

本文基于MIDAS有限元分析計(jì)算軟件，采用梁格法建立橋梁空間有限元模型，縱梁及橫梁均采用空間梁?jiǎn)卧M(jìn)行模擬，空間梁格模型如下圖所示[3]。

3原橋荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算

通過(guò)將單位荷載分別加在1#～6#板跨中來(lái)計(jì)算橋梁的橫向分布系數(shù)。在單位荷載作用下，計(jì)算各縱梁的彎矩，通過(guò)對(duì)結(jié)果進(jìn)行整理，得到各梁的荷載橫向分布影響線(xiàn)系數(shù)如下表。

從上表可以看出，邊梁荷載橫向分布影響線(xiàn)的最值點(diǎn)為0.62，即荷載作用在邊梁上時(shí)，邊梁承擔(dān)62%的荷載，其余的梁分擔(dān)38%的荷載;中梁荷載橫向分布影響線(xiàn)的最值點(diǎn)為0.42，即荷載作用在中梁上時(shí)，中梁承擔(dān)42%的荷載，其余的梁分擔(dān)58%的荷載[4]。

4跨中增加橫隔板荷載橫向分布計(jì)算

為了研究橫隔板的設(shè)置對(duì)橋梁荷載橫向分布的影響，在本橋跨中位置設(shè)置一道0.3m厚的橫隔板，對(duì)空間梁格模型進(jìn)行修改后如下圖所示。

類(lèi)似地，通過(guò)將單位荷載分別加在1#～6#板跨中來(lái)計(jì)算橋梁的橫向分布系數(shù)。在單位荷載作用下，計(jì)算各縱梁的彎矩，通過(guò)對(duì)結(jié)果進(jìn)行整理，得到增加橫隔板后各梁的荷載橫向分布影響線(xiàn)系數(shù)如下表[5]。

從上表可以看出，增加橫隔板后，荷載作用在邊梁上時(shí)，邊梁承擔(dān)46%的荷載，其余的梁分擔(dān)54%的荷載;荷載作用在2#中梁上時(shí)，2#中梁承擔(dān)27%的荷載，其余的梁分擔(dān)73%的荷載。

通過(guò)對(duì)比分析，可以發(fā)現(xiàn)，增加一道橫隔板后，各縱梁的荷載橫向分布影響線(xiàn)有明顯的變化，更趨于均勻。荷載作用在邊梁上時(shí)，無(wú)橫隔板情況下邊梁承擔(dān)的荷載為62%，有橫隔板時(shí)邊梁承擔(dān)的荷載為46%，分擔(dān)荷載的比例減少25.8%，也即邊梁可多承擔(dān)25.8%的荷載;荷載作用在中梁上時(shí)，無(wú)橫隔板情況下中梁承擔(dān)的荷載為42%，有橫隔板時(shí)中梁承擔(dān)的荷載為27%，分擔(dān)荷載的比例減少35.7%，也即邊梁可多承擔(dān)35.7%的荷載。按最不利的情況計(jì)算，增加橫隔板后，橋梁的活載承載力約提高25.8%。因此，增加橫隔板后，可以改善橋梁的荷載橫向分布性能，提高橋梁的整體承載能力[6]。

5結(jié)束語(yǔ)

增加橫隔板可以改善橋梁的荷載橫向分布性能，進(jìn)而提高橋梁的承載能力，該類(lèi)橋梁增加中橫隔板的設(shè)計(jì)理念值得推廣。

參考文獻(xiàn)

[1] 姚玲森. 橋梁工程（第二版）[M]. 北京：人民交通出版社，2008：79.

[2] 李田，劉西拉.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性分析與設(shè)計(jì)[M]. 北京：科學(xué)出版社，1999：122.

[3] 賀拴海.橋梁結(jié)構(gòu)理論與計(jì)算方法[M]. 北京：人民交通出版社，2003：21-23.

[4] 周新剛.混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性與損傷防治[M]. 北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，1999：217.

[5] 諶潤(rùn)水，胡釗芳.公路橋梁荷載試驗(yàn)[M]. 北京：人民交通出版社，2003：51.

[6] 鄭繼光，王潮海，孫福申，等.混凝土橋梁結(jié)構(gòu)工后評(píng)價(jià)及其方法[J].東北公路，2002，（2）：69-71.