对挂梁桥T型刚构挠度的研究

对 挂梁桥 T型刚构挠度的 研究

孟宪红 任贵玲

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摘要：从箱梁结构的计算分析，并与桥检报告比较，可以认为预应力损失、交通量增加、主墩河底冲刷是主桥挠度过大的主要原因，由于桥梁上活载比原设计值大，再结果混凝土收缩，从而导致主梁刚度减小。加固完毕后，同时进行了交通管制，经过几年时间，没有任何异常，状况良好，说明对桥梁的加固措施可行。

关键词：T型刚构+挂梁桥；箱梁；挠度；措施

中图分类号：U448.35 文献标志码:A

大跨度桥梁跨中挠度过大普遍困扰着桥梁设计人员，《公路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范》中有严格的规定，梁式桥主梁跨中不应超过跨径的1/600；梁式桥主梁悬臂端不应超过跨径的1/300^[1]。挠度过大不仅影响桥梁结构，而且影响行车的舒适性。

引起挠度过大的原因比较多，有结构出现裂缝引起刚度下降、预应力损失、混凝土收缩叙变、桥梁的上的汽车人群荷载等因素。箱梁的挠度必须得到有效控制，以免影响桥梁的正常使用及安全性。

1桥梁工程概况：

大桥全长960米，单孔最大跨径110米，桥梁全宽12.5米，桥面净宽10.5米，属于大桥。

该桥主桥结构形式为预应力钢筋混凝土T形刚构，主桥桥墩为双薄壁墩，引桥结构形式为预应力钢筋混凝土，引桥桥墩为双柱式墩，主桥跨径组合为1×70+2×110+1×70，上部结构以3个80米的主T构，配以30米预应力砼挂梁，形成2个主通航孔110米。引桥支座为板式橡胶支座，伸缩缝形式模数式伸缩缝，护栏形式为混凝土防撞护栏，桥面铺装形式为混凝土。主要技术标准：①道路等级：一级；②设计荷载为汽车-20级；挂车-100。

该桥90年竣工通车，主桥墩采用高承台墩，原设计承台底到河床距离5m，主桥墩采用双室空心现浇墩，上部预应力刚构箱梁段采用悬臂拼装施工方法，两个T型刚构梁间挂30m预应力简支T梁，形成一种静定结构。

根据2015年荷载试验报告，主桥T形刚构各截面强度均满足设计要求。结构处于弹性工作状况。T构主要挠度测点挠度校验系数介于1.17~1.21之间，大于1，不满足《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）相关规定要求，表明试验T构整体刚度不满足荷载（汽车-20级及挂车-100）要求。

通过荷载试验得出主桥实际情况：主桥箱梁部分混凝土强度基本能达到原先设计的要求，目前结构的静力性能指标均基本正常，满足试验规程的要求，这说明目前结构整体刚度削弱还不十分显著，但是主桥墩处河堤冲刷严重。

2 建立T形刚构模型

根据设计资料，主梁采用C50混凝土，桥墩采用C30混凝土。箱梁采用单箱双室形式，腹板厚30~60cm，顶板厚23cm，底板厚17~60cm，梁高200～600cm，箱梁外底板宽度为920cm，顶板宽度为1170cm。箱梁采用50号混凝土；桥面铺装采用40号混凝土。纵向预应力钢束由顶板及腹板下弯束组成，都采用7股一束的预应力钢束。模型见图1。

图1 T形刚构模型

按平面杆系理论，采用桥梁有限元软件桥梁博士进行计算，结合施工方案及其构造特征进行结构离散。主桥T构共划分为54个单元和56个节点,其中桥面单元44个，划分29个施工阶段，纵向预应力编号1-34。

根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》主桥结构承载能力检算评定标度D=3.0，查表得Z1=1.0；根据7.7.4条，计算得E=2.59，线性内插得Ee=0.0377；根据7.7.5条，得混凝土截面折减系数为0.98；根据7.7.7条得活荷载修正系数为1.1。

3计算结果及问题原因分析

经过计算得出主桥箱梁T构强度及应力都满足规范要求，箱梁本身刚度满足要求，短期效应组合消除结构自重产生的位移并考虑长期增长系数的值不超过规范限值（13.3cm）要求，加固前后消除结自重长期挠度43.9cm，加固后减小了结果自重产生的挠度。

综合分析外观检查和无损检测数据，主桥上下部结构评定为2类，主桥上部结构整体状况良好，仅部分箱梁预应力拼接缝处环氧树脂胶脱落，预应力锚头外露，为了加强箱梁的整体刚度，不增加主梁自重，采用体外预应力加固，对拼接缝处环氧树脂胶脱落部位采用环氧砂浆修补。

3.1 主桥挠度过大原因分析

（1）车辆超载情况的影响，使得最不利活载状况已经超过设计活载等级；

（2）混凝土收缩叙变、预应力损失；

（3）河底冲刷严重，降低柱墩底固结刚度。

4 主桥加固措施方案

根据检测及计算结果，加固方案如下：

1. 主桥箱梁采用体外预应力加固。

2. 主墩处河床采用抛石回填，防止河床进一步加剧冲刷。

加固前后计算对比结果如下：

表1 主桥T构体外预应力加固前后强度、应力、挠度对比表

经过加固后，桥梁挠度有了改善，主梁整体刚度有了明显提升。

5 结论

某公路桥梁主桥采用T型刚构+挂梁组合的桥梁形式，经检测发现主桥挂梁挠度较大，伸缩缝变形严重。根据竣工图及现场检测结果，利用桥梁博士软件建立主桥模型，分析了该桥挠度过大的主要原因，提出相应加固措施，对类似桥梁的设计及加固具有一定的参考和借鉴意义。

参考文献：

1) 公路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范(JTG 3362-2018)

2) 公路桥梁加固施工技术规范(JTG/TJ23-2008)

3) 公路桥梁承载能力检测评定规程(JTG/T J21-2011)