混凝土梁桥拓宽性能研究.pdf

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1、混凝土梁桥拓宽性能研究韩志宾(中铁十八局集团第四工程公司，天津300222)摘要：本文从旧桥的加固设计、新旧桥混凝土收缩徐变变形差异对连接后结构性能的影响、连接部位的构造设计等方面展开研究，以期能为今后的旧桥拓宽和加固提供借鉴。关键词：旧桥拓宽；连接带力学性能；最佳连接时机的确定中图分类号：U448．34文献标识码：B文章编号：1672—4011【2012)04一叭19一021桥梁概况本桥原结构为三跨先张空心板梁桥，双幅桥，跨径组合为13+16+13(m)。上部结构为先张预应力板梁，下部结构采用双柱式上接盖梁。现对原结构进行加宽处理。原桥的上部结构的处理方式是钢筋混凝土板梁、

2、先张板梁全部予以更换，下部结构处理方式是保留原有墩台，对破损位置进行加固维修。其中左右幅桥分别加宽4．5m，新加宽部分墩台位置与原桥一致，斜交角度相同，桥梁结构形式一致。本工程新旧桥之间的连接方式采用上部结构连接，下部结构不连接。上部结构采新旧桥梁体通过悬臂刚性连接的方式，边板悬臂接缝高度为15cm。下部结构基础、盖梁与既有结构分开不连接，桥梁通过适当增加新结构桩基的长度、减少桩底沉渣厚度、桩底注浆等措施减少沉降对老桥不利影响。2研究思路图1东河桥上部结构明细图研究的总体思路为：根据旧桥上部结构更换前后和与新建桥部分连接后的结构受力性能研究的要求，在对旧桥上部结构更换前后下部

3、结构的计算分析基础上，综合分析全桥结构在连接前后的安全性、结构受力的变化特点以及连接位置的特殊受力特点；同时，配合加宽改造的设计施工，对连接时机的确定进行研究并提出最佳的连接时机。3计算参数与有限元模型3．1计算参数预应力混凝土板梁、连接带采用C50混凝土，桥面铺装采用C40防水混凝土，盖梁、墩台、护栏等采用C30混凝土。旧桥上部结构中纵向预应力采用符合JB5224—1995标准的中15(70r5)钢绞线，标准强度为1860MPa。新建上部结构中纵向预应力采用符合GB／T5224—2003标准的270级高强度低松弛钢绞线，公称直径15．24mm，公称面积作者简介：韩志宾(19

4、74一)男，工程师，主要从事市政建设方面工作。140mm2，标准强度1860MPa。其它计算参数如下：相对湿度为80％；墩不均匀沉降考虑10mm；竖向温度梯度模式按规范取用；体系整体均匀升温30℃，均匀降温为25qC；预应力管道采用钢波纹管成形，管道摩擦系数u=0．25，管道偏差系数K=0．0015nl；锚具变形和钢束回缩量为6mm(单端)；预应力混凝土结构容重为26．25kN／m3，普通钢筋混凝土结构容重25kN／m3。3．2有限元模型本课题研究分析采用的分析手段为：以同济大学桥梁工程系开发的平面杆系有限元计算软件以及商用有限元软件MIDAS／CIVIL相结合的方式进行结构

5、整体性能分析；利用大型通用空间有限元软件ANSYS进行连接位置局部空间效应分析。结构计算模型见图1。4研究结果图2有限元计算模型4．1新旧桥安全性研究首先对桥梁新旧结构的安全性能参照规范标准进行了验算，通过计算发现，连接前后的新桥和旧桥结构在04规范下，持久状况承载能力极限状态、正常使用极限状态下抗裂性能和应力水平以及短暂状况的各项验算均能满足规范要求，而部分预应力应力水平超出规范水平。图3旧桥成桥应力(MPa)．0．008—0．008图4持久状况正常使用极限状态荷载短期效应组合竖向变形包络图(m)4．2旧桥下部结构分析研究为了验证旧桥下部结构基础在旧桥上部结构更换前后是否发

6、生二次沉降，必须对上部结构更换前后所带来的支反力的变化进行分析。如果支反力的变化能够控制在较小的范围内，基本可以认为旧桥下部结构基础不再发生二次沉降。现将桥梁博士计算所得的支反力变化比较列表如表I～2，由下表可以看出：(1)在恒载作用下，旧桥盖梁在上部结构更换前后的支反力变化很小，其影响几乎可以忽略。(2)在活载作用下，旧桥盖梁在上部结构更换前后个别主梁的支反力变化明显，尤其是5号梁和6号梁，支反力分别相对原桥增大13．4％和16．3％。但旧盖梁在上部结构更换前后的总反力变化仅是原来的7．7％。因此，由于旧桥盖梁上的支反力的变化很小，基本可以认为旧桥下部结构基础不再发生二次沉

7、降。表1旧桥盖梁在上部结构更换前后恒载作用下支反力汇总表(单位：kN)左边中梁拼接梁号梁合计1234567891011旧桥22619119l1912262172全桥2281922142170变化20．8O．80．8O．80．8O．8一12—2．8变化率0．9O．40．4O．40．4O．4—5．3一O．1(％)表2旧桥盖梁在上部结构更换前后活载作用下支反力汇总表【单位：kN)左边中梁拼接梁号梁合计1234567891011旧桥2071471351281201151161191201541483全桥2131