沙田大桥特种车辆承载力验算及加固VIP专享VIP免费

文章编号:1671-7619(2005)05-0021-04沙田大桥特种车辆承载力验算及加固万锦平(广东省东莞市地方公路管理总站,广东东莞523010)摘要:为确保东莞市沙田大桥安全通行360t超限特种车辆,对该桥承载力进行了验算、分析与评估。计算分析结果表明,桥梁结构理论承载力满足特种车通行需求。但考虑到该桥部分T梁梁端劈裂等病害的影响,结构实际承载力有所降低,对该桥T梁进行了加固及加固后盖梁特种车辆等效荷载试验。部分方法和结论可供同类桥梁参考。关键词:桥梁;承载力;加固;特种车辆中图分类号:U445.72文献标识码:B0引言近年来,随着我国现代化建设的发展,由公路运输特大、特重型工业设备日趋频繁。随着超重车的出现,原有公路桥梁因为设计荷载等级的限制,难以适应超重车辆过桥的需要;此外,现有桥梁现有隐患的问题,早期修建的桥梁日益老化,技术状况和承载力也明显降低。这些问题的存在使得超重车辆的通行极有可能引起桥梁的损坏,甚至引发重大事故。因此,对超重车辆通行路线的桥梁必须进行承载能力验算与评估,并采取必要的加固措施。东莞市沙田镇沙田大桥根据实际运营需要,需通行总重约360t的特种车辆。笔者以此为例,对沙田大桥特种车辆承载力进行了验算,并针对该桥存在问题,介绍T梁加固方案以及加固后特种车辆等效荷载试验。1承载能力验算与评估1.1沙田大桥及特种车辆概况沙田大桥位于东莞市沙田镇,其设计荷载标准为汽车-20级,验算荷载为挂车-100。大桥上部构造为9跨20m普通钢筋混凝土简支T梁,下部构造均采用双柱式墩台,墩台基础采用2根直径1.3m的钻孔灌注桩。每跨桥梁采用7片等截面预制T梁,其横向布置如图1所示。特种车辆参数如图2所示,其中燃机重205,t托架重55,t每辆平板车重50,t平均轴重约12t[1,2]。图1沙田大桥横向布置示意图图215轴@2特种车辆参数图#21#2005年增刊广东公路交通GuangDongGongLuJiaoTong总第92期1.2主梁承载力验算与评估当特种车辆沿桥梁中心行驶时,根据横向分布系数理论[3,4],每跨简支T梁中间片T梁处于最不利位置。根据简支梁的特点及其影响线可知,T梁最大剪力出现在支座处,最大弯矩出现在跨中。表1给出了不同荷载作用下主梁最大剪力与弯矩理论计算结果。表1不同荷载作用下主梁控制内力计算结果荷载类别支座处剪力/kN跨中弯矩/kN#m汽车)20212.8945.2挂车)100496.41192.5特种车393.31081.2从表1可以看出,特种车作用下,主梁支座处剪力大于设计荷载汽)20,但小于验算荷载挂)100的剪力;跨中弯矩大于汽)20,但略小于挂)100的跨中弯矩。因此,从理论计算结果看,主梁结构满足特种车通行要求。1.3盖梁承载力验算与评估采用杠杆原理法[3],考虑到重车轴布置在梁肋上效应最大,且帽梁的跨中弯矩最大,故重车布置于中间片T梁时为最不利。表2为不同荷载作用下的盖梁内力极值结果。表2活载作用下盖梁的内力计算表荷载类别最大正弯矩/kN#m最大负弯矩/kN#m最大剪力/kN汽车)20359.7-465.5299.9挂车)100854.6-465.5478.2特种车1136.8-632.1675.2从表2可以看出,特种车的最大剪力大于汽)20和挂)100的最大剪力;特种车的最大正弯矩大于汽)20和挂)100的最大正弯矩;特种车的最大负弯矩绝对值大于汽)20和挂)100的最大绝对负弯矩。因此,从理论计算结果看,特种车通过该桥时,盖梁内力超出了桥梁设计荷载所产生的内力。但要判断特种车通过桥梁的时候盖梁是否安全,还需进行盖梁极限承载力分析。桥台与中墩极限承载力计算结果如表3所示。表3盖梁极限承载力计算表荷载类别最大正弯矩/kN#m最大负弯矩/kN#m最大剪力/kN桥台盖梁极限承载力3081.1-4183.61761.1桥墩盖梁极限承载力3267.3-4219.92016.8特种车和恒载组合20257-2246.21708.1从表3可以看出,尽管特种车通行沙田大桥时盖梁所产生的内力超过了设计荷载作用的结果,但小于盖梁的极限承载力,特种车通过该桥时安全性能够得到满足。2T梁劈裂加固尽管理论计算表明,沙田大桥主梁及盖梁均满足特种车通行需求,但桥梁实际检查发现,部分T梁在桥墩支座处发生劈裂破坏(图3)。从现场T梁梁端破坏现象可以看出,破坏产生的原因一方面是由于伸缩缝预留间隙太小,T梁相互碰撞的结果;另一方面是由于超重车作用下,梁端的支座反力过大而造成的。基于此,为确保特种车安全顺利通过沙田...