大跨度连续箱梁桥非自平衡张弦梁结构加固方案研究

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1、80世界桥梁2015，43(5)大跨度连续箱梁桥非自平衡张弦梁结构加固方案研究陈壮。张文学，袁曦。。汪振(1．北京工业大学建筑工程学院，北京100124；2．湖南省第一工程有限公司，湖南长沙410011)摘要：针对目前加固技术对改善大跨度连续箱梁桥承载能力有限等情况，引入非自平衡张弦梁结构(NsE_BSs)，对大跨度连续箱梁桥非自平衡张弦梁结构(NSE—BSS)加固方案进行研究。NSE—BSS由上弦刚性受压构件、下弦拉索和撑杆组成，通过上弦刚性受压构件沿主梁底板下缘布置，使整个NSE—BSS加固于主梁下

2、部。以重庆奉云高速公路孙家沟大桥为背景，采用有限元分析方法，考虑标准结构、超载、预应力损失影响因素，针对4种NSEBSS结构设计方案，分析了最大效应荷载加载下不同撑杆布置和拉索．张拉力下桥梁的承载能力。研究结果表明，NSE—BSS可以有效地提高大跨度连续箱梁桥的承载能力，且在超载、预应力损失影响因素下加固效果更明显，撑杆由竖撑和斜撑组合的张弦梁结构GH—XS和DG—XS方案加固效果更优。关键词：箱梁桥；大跨度；非自平衡；张弦梁；加固；超载；预应力损失；有限元法中图分类号：U448．213；U445．72

3、文献标志码：A文章编号：1671—7767(2015)05—0080—051引言截面，箱梁顶宽12．25131，底宽7m，根部梁高6．5随着我国经济的高速发展，伴随着交通量和车m，跨中梁高2．8m，墩顶腹板厚65cm，合龙段腹板辆荷载的增加，部分大跨度连续箱梁桥暴露出严重厚45cm，墩顶处箱梁顶板厚50cm，其余处箱梁顶的下挠和裂缝等病害，致使桥梁承载力严重不足。板厚28cm，底板厚3O～80cm。主墩采用钢筋混凝目前，在小跨径桥梁加固工艺方面的研究和应用已土双薄壁墩，墩高441TI。该桥的设计汽车荷载

4、等级趋于成熟，但在加固大跨度连续箱梁桥方面的研究为公路一工级，工程于2010年竣工。和应用仍面临诸多问题_l]。被动加固技术改善大跨度连续箱梁桥承载能力极其有限；而主动加固技3加固结构设计与分析模型术方面，体外预应力加固方法。。“因跨中箱梁梁高3．1非自平衡张弦梁结构设计较小致布索曲率受到限制，使加固成效有限；变体非自平衡张弦梁结构(NSE—BSS)由上弦刚性系加固方法因存在施工控制难度大、严重中断交通受压构件、下弦拉索和撑杆组成，通过上弦刚性受压和造价过高等问题也难于应用于大跨度连续箱梁桥构件沿主梁底

5、板下缘布置，使整个NSE—BSS加固于加固。张弦梁结构因其具有较高的承载能力和跨越主梁下部。NSE—BSS的非自平衡特点为下弦拉索能力等特点，使其能很早应用于桥梁，成功案例为英不与上弦刚性受压构件两端相连接，而是通过锚固国1859年建造的皇家艾伯特桥(RoyalAlbert装置(锚固装置为拉索的张拉锚固构件，布置于墩Bridge)l6j。鉴于此，针对桥下净空使用要求低的大顶)与墩顶相连，将桥墩作为锚固架进行体外张拉下跨度连续箱梁桥，以重庆奉云高速公路孙家沟大桥弦拉索，使整个NSE—BSS对主梁起反拱力作

6、用，从为研究对象，引入张弦梁结构设计理念，进行加固结而提高主梁承载能力。采用NSE—BSS加固连续箱构设计和加固效果分析。梁桥示意如图1所示。为得到较优的NSE—BSS结构设计方案，对2工程概况NSE—BSS的上弦刚性受压构件和撑杆两者结构形重庆奉云高速公路孙家沟大桥跨径布置为40式进行设计，并对加固结构方案进行对比分析。m(引桥)+(72+120+72)m(主桥)+40m(引桥)，NSE—BSS的4种加固结构方案对比如表l所示。主桥上部结构为三跨变截面三向预应力混凝土连续3．2分析模型刚构，采用悬臂浇

7、筑方法施工。主梁采用单箱单室采用MIDASCivil有限元分析软件建立桥梁加收稿日期：2015—06—11基金项目：北京市自然科学基金项目(8122007)作者简介：陈壮(1989一)，男，2012年毕业于北京工业大学道路与桥梁工程专业，工学学士，2015年毕业于北京工业大学桥梁工程专业，工学硕士(E—mail：shychenzhuang@163．corn)。84世界Ill-J~-2o15，43(5)通过本文分析，对跨越山川I峡谷等可以不考虑[5]段智馨．体外预应力技术加固连续刚构桥梁的实例应用桥下净空

8、要求的大跨度连续箱梁桥，可以采用[J]．中外公路，2013，(4)：179～181．[6]黄明鑫．大型张弦梁结构的设计与施工[M]．济南：山NSE—BSS进行加固，能有效提高其承载能力。东科学技术出版社，2005．参考文献：E7]杨琪，辛镜坤，李卫民，等．已建大跨径PC梁桥长期下挠的加固对策研究[J]．桥梁建设，2009，(6)：80—84．[1]王银桥，陈亨锦．预应力混凝土连续箱梁加固设计[J]．[8]牛浩．体外预应力法在加固连续梁桥中的