钢管混凝土系杆拱桥吊杆更换的分析研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com2013年第4期西南公路XINANGONGLU钢管混凝土系杆拱桥吊杆更换的分析研究杨永清杨朝龙(西南交通大学土木工程学院四川成都610031))【摘要】以峨边大渡河大桥为实例，采用空间有限元分析方法，分析钢管混凝土系杆拱桥换吊杆的加固方法；通过加固后桥梁的力学性能的研究，讨论加固效果的可靠性。分析成果可为同类桥梁结构维修加固提供借鉴参考。【关键词】钢管混凝土系杆拱桥；换吊杆；维修加固【中图分类号】U445．72【文献标识码】A钢管混凝土系杆拱桥(Concrete—filledTu

2、bular杆拱桥十10m简支梁。主拱矢跨比1／5，拱轴系数Tied—ArchBridge)是一种特别的拱桥形式，为了更1．352，系杆设于桥面系下。拱肋为四肢梯形钢管混好地突出拱和梁自身受压与受弯特性，将拱与梁结凝土，采用4根550mm钢管组成上、下弦杆，对构组合在一起，共同承受各种荷载，以此达到节省钢管}昆凝土桁架拱脚段(约两个节间)作}昆凝土包材料的目的。系杆拱桥是由系杆、拱肋、吊杆(立裹强化处理。系杆和吊杆均采用低松弛钢绞线，锚柱)、行车道梁(板)及桥面系等共同工作的组合具分别为YM15—31和YM15—12

3、，桥面板采用结构桥梁，系杆承受拱的水平推力为其主要特征，L=4．8m槽型板。设计荷载等级为汽一2O，挂一100，甚至可以做成无推力拱式组合体系。从受力特性人群荷载为3．5kN／m。看，系杆拱桥是三种典型桥梁(拱桥、梁桥和吊该桥所处环境污染较重，对结构损害较大。该桥桥)的有机结合；对地基的较强适应能力和较大跨于2005年第1次完成吊杆横梁加固、系杆更换及拱肋越能力是系杆拱桥的两大显著特点；修建跨海、跨防腐等工作；于2008年7月第2次完成裂缝处治、引江的大跨度拱桥时，系杆拱桥在通航净空等方面具桥行车道板改造、增设辅助

4、吊杆等整治施工。有优势。20l1年l1月～2012年1月和2013年3月～2013但早期修建的这类桥梁，吊杆在防腐设计方面年4月，对该桥进行了检测，结果表明该桥后加吊考虑不足，且多为不可更换的吊杆，吊杆钢丝防腐杆受力均匀性较差、部分后加吊杆晃动明显；系杆形式多种多样，如外包塑料管或钢管后内灌注水泥锚头处存在渗油现象，锚碇混凝土局部区域存在竖浆、外包PE等等。由于这些防护方法没能将吊杆钢向裂缝。因此，维修加固刻不容缓。丝与外界完全隔绝，水气仍能渗入钢丝内部，引起峨边大渡河大桥主桥实景图如图1所示。钢丝锈蚀，降低了吊杆

5、的安全性。更有甚者还发生了恶性事故。随着时间的推移，这些问题更为突出，许多早期修建的桥梁吊杆严重锈蚀，应及时更换，以确保桥梁的安全运营，延长桥梁的使用寿命，避免恶性事故的发生。1桥梁概述峨边大渡河大桥建于1995年，桥跨结构布置为4x10m连续刚构+140m下承式无推力钢管混凝土系图1峨边大渡河大桥主桥实景图113学兔兔www.xuetutu.com西南公路吊杆更换完后每根吊杆拉力与设计要求100kN2加固方案相差不大，误差在0．43％～7．73％之间，既保证了辅根据桥梁实际病害，对该桥进行了以下加固处助吊杆分担主

6、吊杆的力，又没有使得辅助吊杆受力理：过大且不均匀，保证了辅助吊杆的使用寿命。(1)两端引桥的桥面铺装局部进行了凿除和表1未知荷载调整系数和初始张拉力重新铺装；吊杆调整索初拉调整后渊整后索初拉吊杆调整索初拉索初托(2)对系杆锚头进行了除油加固处理；编号系数力(kS)力(kS)编号系数力(kN1力(iN)(3)对锚碇处混凝土进行了加固修补；1O．99148．8146．914O．98145．5142．9(4)对全桥辅助吊杆进行了更换。20．99141．2l39．5150．98l67．3163．5加同过程同时进行了精密的施

7、工监控。3O．98l57．8154．6l6O．98l45．9l43．34O．98139．9l37．717O．98l67．6l63．73有限元模型的分析50．98160．5l57．518O．981462143．43．1有限元模型的模拟60．98141．5139．2l90，98168．2l64．3采用空间有限元程序MIDASCivil2012进行。7O．98162．8159．520O．98l47．1l44．2有限元建模时主要考虑结构的刚度、质量和边界条80．98l42．8l40．52l0．9817l5167．4件，使模

8、型传力方式尽可能与实际情况接近。主桥9O．98164．4l61．1220．981503l47．3模型分为主拱圈、吊杆横梁、桥面板、主吊杆及辅l0O．98l43．9141．5230．98165l61．7助吊杆、横撑弦杆、横撑腹杆、主拱圈腹杆、主拱l10．98165．7162．2240．99l32．8131-312O．98144．81423251．001O211