T型刚构矮塔斜拉加固变体系研究.pdf

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1、T型刚构矮塔斜拉加固变体系研究李世振(中国建筑第／＼Z程局有限公司西北分公司，陕西西安710075)桥梁工程韶BridgeEngineering摘要：为了解决国内T型刚构桥梁出现的箱室底板正应力超限、截面主拉应力超限、最大悬臂端下挠严重的问题，提出了矮塔斜拉变体系加固方案．研究T型刚构桥在变体系后桥梁是否得到预期的加固效果。结果表明，加固后桥梁梁体截面顶底板拉压应力有一定储备，主拉压应力在规定值以内，满足正常使用；极限状态以及承载能力极限状态各项指标满足规范要求。关键词：桥梁；T型刚构：改变结构体系；矮塔斜拉加固中图分类号：U448．23l文献标志码：B文章编号：1009—7767(20

2、16)05—0065—03OnLowTowerCable-stayedReinforcementSystemofT-shapedRigidFrameBridgeLiShizhen我国在20世纪70年代至90年代初修建的大跨梁式桥中．带挂梁的预应力T型刚构桥是主要桥型之一．基于当时的车辆和各方面的发展规划，桥梁的设计等级普遍偏低。已建成的一些T型刚构桥由于建设过程中施工的某些不当．运营中产生的预应力松弛与混凝土收缩徐变效应的影响以及交通量过大、超载严重等原因，使得许多T型刚构箱室产生许多超限裂缝、最大悬臂端下挠严重、主拉应力超限、正截面压应力超限等病害。因此对T型刚构桥进行加固使其能够继续

3、服役具有重大意义。国内许多的T型刚构桥采用体外预应力加固方法。体外预应力技术作为一种主动的加固技术．可以主动为原结构提供预加力，弥补预应力损失．不存在效应滞后的问题。笔者所述的T型刚构矮塔斜拉加固方法⋯其本质是为了弥补桥梁的预应力损失．但桥梁体系发生改变，加固后的桥梁体系为矮塔斜拉桥。这种加固方法能有效地减小整体桥梁的内力值，其箱室底板正截面拉压应力有了较好的储备，加固效果明显，加固后桥梁造型新颖美观。笔者以某T型刚构桥加固工程为背景，模拟施工过程，并进行成桥及变体系后桥梁的受力分析。1工程概况某黄河公路大桥【21于1988年2月开工兴建，1989年12月建成通车。其主桥为4跨带挂梁的T

4、型刚构，主桥悬臂梁为单箱双室截面，挂梁和引桥均为预应力混凝土T梁。桥面布置为0．25m(护栏)+1．50m(人行道)+9．0m(行车道)+1．50m(人行道)+O．25m(护栏)。主桥跨径组合为60m+2x90m+60m．共300m。引桥跨径组合为5x30m(银川岸)和3x30m(包头岸)，共240m。全桥共长540m。主桥下部结构为空心薄壁桥墩，引桥下部结构为混凝土实体桥墩，灌注桩基础。设计荷载：汽车一20级，挂车一100级。经荷载试验评定应变实测数据可见。各工况所得数据具有一定规律．主桥箱梁所测顶底板应变数据规律性较好．控制截面主要测点应变校验系数大多在1．oo以下。在相当于汽车一2

5、0级、挂车一100级试验荷载作用下．主桥箱梁顶底板控制截面测点平均应变校验系数为0．47tO．58，处于常值范围内．表明箱梁结构处于弹性工作状态下，仍有一定的强度安全储备：在相当于汽车一20级、挂车一100级试验荷载作用下，最大挠度测点校验系数为0．8～1．2，绝大多数超出常规桥梁常值范围．表明预应力混凝土梁结构整体刚度较弱，但仍处于弹性工作范围：主桥结构竖向振动频率实测值与理论计算值基本接近，刚度偏小；T型刚构6号桥墩所测最大冲击系数l+／x=1．144，较计算值1．198小：T型刚构8号桥墩所测最大冲击系数l+／x=1．194，较计算值1．198小。Z016{t$5期(9一)第34卷

6、，事荭投木65器桥梁工程BridgeEngineering2加固原理每个T型刚构均采用矮塔斜拉桥加固【3】．形成单塔双索面矮塔斜拉桥带挂梁的新结构体系。在每个T型刚构上下游侧承台上，结合薄壁墩采用扩大截面法加固，并新增2座钢箱矮塔，用钢箱横梁联系；在箱梁悬臂端(下牛腿)至悬臂跨中区域分别增设2道斜拉索，钢箱矮塔索塔锚固区设索鞍。单塔加固大样见图1。3旧桥受力分析根据JTGD62--2012(公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第5．2．21条规定，在使用荷载作用下，考虑混凝土收缩徐变并模拟施工过程进行成桥分析，考虑预应力损失，验算桥梁在各个不同荷载工况组合并结合旧桥设计参数，参照现

7、行承载能力规范进行代换。根据计算结果可知，梁底最大法向压应力为10．5MPa．发生在T型刚构L／2悬臂处。梁顶最大法向压应力为7．8MPa，发生在T型刚构根部处．均小于容许法向压应力14．0MPa：最大主拉应力为1．9MPa。小于容许主拉应力2．08MPa：最大主压应力为10．4MPa，小于容许主压应力16．8MPa，满足规范要求。根据承载能力验算系数Z、承载能力劣化系数0、截面折减系数(￡、毫)对极限状态方程中结构抗力效应进行修正