摘要：本文介紹了鋼筋混凝土空心板梁橋經(jīng)過多年運營及在超重載車輛反復作用下，鋼筋混凝土空心板梁橋板底出現(xiàn)橫向裂縫、鉸縫混凝土脫落、單板受力、板底鉸縫處滲水泛堿等病害，使得橋梁承載力不滿足現(xiàn)行車輛通行條件，通過采用madis civil計算軟件建立模型分析，對現(xiàn)有某鋼筋混凝土空心板梁橋分別在目前運營狀態(tài)、鉸縫處縱向π型鋼板加固狀態(tài)和鉸縫處縱向π型鋼板與橫向工字鋼組合加固狀態(tài)下，鋼筋混凝土空心板板底L/4、L/2、3L/4跨位置豎向撓度、板底最大拉應力、板頂最大壓應力的降低率差值，對比分析加固前后效果，從而選擇達到改善混凝土空心板梁橋的使用性能并提高其極限承載力的最優(yōu)方案。

關鍵詞：空心板梁橋;π型鋼板;加固;撓度;應力

1 概述

1.1 原理

鉸縫縱向粘貼π型鋼板與橫向工字鋼組合加固法[1]，是指當鋼筋混凝土空心板橋出現(xiàn)橫向裂縫、板底鉸縫處滲水泛堿、鉸縫混凝土脫落、單板受力等病害而不滿足承載力情況的一種加固方法。該方法的前提是混凝土空心板橋重新施做橋面鋪裝和鉸縫，具體是將鋼筋混凝土空心板鉸縫兩側30cm范圍內混凝土利用磨光機打磨初步磨平，浮渣灰塵清理干凈，用高強砂漿抹平，沿主梁相鄰板板鉸縫處，采用膠黏劑、預埋螺桿、膨脹螺栓，將相鄰空心板板底與π型鋼板粘結固定，使π型鋼板承擔鉸縫處相對轉動和剪切力，發(fā)揮鋼板抗拉能力較強特點，并使相鄰兩片空心板協(xié)同受力，減少單板受力，同時在空心板L/4、L/2、3L/4處鉸縫之間預留桿件，采用H16工字鋼橫向加固，有效改善橋梁聯(lián)系，提高橋梁各梁共同工作，同時空心板豎向撓度得到有效限制，梁底混凝土主拉應力得到有效減小，梁底橫向裂縫的擴展得到有效抑制抑制，使主梁空心板抗彎剪能力與整體剛度得到有效提升的加固方法，有很強的應用性與針對性。

1.2加固目的

我國經(jīng)濟增長的同時公路運輸行業(yè)也得得到了翻天覆地的變化，白銀公路管理局省道S201線K84+125峽口井橋在現(xiàn)有運輸通行狀況下，橋梁板底出現(xiàn)橫向裂縫、板底鉸縫處滲水泛堿、鉸縫混凝土脫落等病害，尤其單板受力尤為突出，橋梁承載力不滿足現(xiàn)行通行條件。根據(jù)甘肅省公路工程質量試驗檢測中心有限公司完成的《省道S201線K84+125峽口井橋技術狀況評定報告》，該橋技術狀況評定為四類橋[2]，現(xiàn)車輛通行已不滿足，因此需對空心板梁橋進行加固，使承載能力達到現(xiàn)行條件，確保橋梁運行安全。

1.3分析方案

本論文采取的加固方案[3]有：方案一：目前運營狀態(tài);方案二：鉸縫處縱向π型鋼板加固;方案三：鉸縫處縱向π型鋼板與橫向工字鋼組合加固。

1.3分析方法

本文通過選取該橋空心板梁橋板底最大拉應力、板頂最大壓應力、板底L/4、L/2、3L/4位置豎向撓度作為評價指標參數(shù)[4]，利用midas civil建型，分析對比目前狀態(tài)下、鉸縫處縱向π型鋼板加固及鉸縫處縱向增加π型鋼板與橫向工字鋼組合加固對板底最大拉應力、板頂最大壓應力、板底L/4、L/2、3L/4跨位置豎向撓度的影響效果，模型加載荷載不變，僅考慮恒載和汽車荷載，將荷載轉化為均布荷載進行施加。將目前運營狀態(tài)、鉸縫處縱向π型鋼板加固及鉸縫處縱向增加π型鋼板與橫向工字鋼組合加固后，各評價參數(shù)進行降低率對比，選取最優(yōu)加固方案。

2 應用實例

2.1 原橋概況

（1）橋梁概況

①跨徑布置：2-13m的鋼筋混凝土空心板橋，全長36m;②橫斷面布置：0.5m+11m（行車道）+0.5m;③荷載等級為汽-20級、掛-100;④橋梁下部結構形式：柱式墩、U型橋臺，擴大基礎;⑤建設年代：1999年。

（2）主要病害

經(jīng)現(xiàn)場檢測，S201線K84+125峽口井橋最嚴重的病害是3-2#、3-3#空心板出現(xiàn)單板受力現(xiàn)象，梁體下?lián)媳容^明顯;橋面沿鉸縫處出現(xiàn)縱向裂縫。由于冬季來臨，白銀地區(qū)運煤車輛劇增，重載車輛較多，導致該橋病害更加嚴重。

2.2原結構模擬

2.2.1midas建模參數(shù)

結構分析采用midas civil建模[5]-[6]，混凝土空心板模型整體劃分為2981個單元，3021個節(jié)點;橫向聯(lián)系通過建立模擬工字橫梁并釋放梁端約束來實現(xiàn)，并在梁格上加板單元保證荷載加載，約束條件底采用一般支承，6個自由度約束。

2.2.1midas建模模型與實際施工圖

采用midas civil建模，其中有限元模型見圖1，邊界約束條件邊圖2，組合加固模型見圖3，實際設計圖紙見圖4～圖5，實際施工應用見圖6。

3加固方案比較

3.1方案一：目前運營狀態(tài)

主梁空心板在目前運營狀態(tài)下，通過midas civil計算，各評價參數(shù)指標理論值見表1。

3.2方案二：鉸縫處縱向π型鋼板加固

沿空心板鉸縫縱向粘貼寬30cm、高25cm的π型鋼板情況下，通過midas civil計算，各評價參數(shù)指標理論值見表2。

3.3方案三：鉸縫處縱向π型鋼板與橫向工字鋼組合加固

沿空心板鉸縫縱向粘貼寬29cm、高25cm的π型鋼板，L/4、L/2、3L/4跨處R16工字鋼加固情況下，通過midas civil計算，各評價參數(shù)指標理論值見表3。

4小結

由表4得知，通過加載相同汽車荷載，方案一鋼筋混凝土空心板撓度和應力都比較大，方案二鋼筋混凝土空心板L/2、L/4、3L/4跨處豎向撓度、板頂最大主壓應力、板底最大主拉應力均有不同程度減小，方案三鋼筋混凝土空心板各項評價參數(shù)指標降低率均大于方案二對應項評價參數(shù)指標降低率，其中L/2跨處豎向撓度的降低率差值為 23.39%，L/4跨處豎向撓度的降低率差值為 9.72%，3L/4跨處豎向撓度的降低率差值為 16.91%，板底最大主拉應力的降低率差值為 9.18%，最大主壓應力的降低率差值為8.70%。

5結論

由以上分析可知：

（1）方案一目前運營狀態(tài)，反映的是各評價參數(shù)的實際值，鉸縫協(xié)同工作性能差。

（2）方案二鉸縫處縱向π型鋼板加固，與方案一相比各評價參數(shù)不同程度減小，說明方案二對改變空心板單板受力有一定作用。

（3）方案三鉸縫處縱向π型鋼板與橫向工字鋼組合加固，與方案一相比各評價參數(shù)減少幅度更大，說明方案三對空心板單板受力有很大改善。

（4）方案三與方案二相比，各評價參數(shù)也不同程度減小，說明方案三比方案二效果更好。

6結語

鋼筋混凝土空心板橋單板受力時，通過鉸縫處縱向增加π型鋼板和鉸縫處縱向π型鋼板與橫向工字鋼組合加固可以同時降低空心板豎向撓度和應力，但鉸縫處縱向π型鋼板與橫向工字鋼組合加固降低效果更好，結合施工完運營兩年的實際效果，說明鉸縫處縱向π型鋼板與橫向工字鋼組合加固可以大大改善空心板單板受力病害，延長橋梁使用壽命和增加橋梁安全運營。

參考文獻：

[1]張麗芳.橫向鋼板加固對空心板橋受力影響研究[J].華東交通大學學報，2019（06）：106-111

[2]甘肅省公路工程質量試驗檢測中心有限公司《省道S201線K84+125峽口井橋技術狀況評定報告》，2017

[3]王子強.鋼筋混凝土簡支空心板梁橋加固設計[J].北方交通，2019（10）：32-34+37

[4]王渠.預應力碳纖維板加固空心板橋試驗研究[J].南昌大學學報（工科版），2019（03）：247-252

[5]張英光.空心板梁單板受力數(shù)值分析及撓度預警值設定[J].公路交通科技（應用技術版），2018（10）：29-30+33

[6]唐楊，唐衛(wèi)國等.某空心板橋碳纖維加固效果有限元分析[J].長江工程職業(yè)技術學院學報，2019（04）：1-5

馬丁紅，男，漢，1985年，甘肅環(huán)縣，碩士研究生，中級工程師，主要從事橋梁加固設計工作