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      佳木斯大橋體外預(yù)應(yīng)力加固設(shè)計

      2012-10-16 05:51:48程紀敏張喜軍
      黑龍江交通科技 2012年11期
      關(guān)鍵詞:允許值護套橫梁

      程紀敏,張喜軍

      (黑龍江省哈伊高速公路管理處)

      1 橋面鋪裝加厚后T構(gòu)承載力驗算

      為確定所施加的體外預(yù)應(yīng)力,需要對橋面系改造前后橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力進行計算。計算采用橋梁博士(Ver 3.1)進行。橋面鋪裝層為8 cm混凝土墊層,橋面找平層為瀝青混凝土,其厚度為牛腿處找平層厚度10 cm,在墩頂及掛梁的跨中截面找平層厚度為0,其間按拋物線變化。

      1.1 按JTG D60-2004規(guī)范計算

      采用橋梁博士(Ver 3.1)對橋面系改造前后結(jié)構(gòu)的應(yīng)力進行計算。計算時參數(shù)與JTJ 023-85規(guī)范完全相同。

      (1)截面抗彎強度驗算。

      表1為各截面的抗彎強度與其承受的最不利極限組合內(nèi)力的比較。計算截面抗力時,未計入普通鋼筋及構(gòu)造鋼筋的影響。計算表明結(jié)構(gòu)在承載能力極限狀態(tài)時各截面的抗彎強度滿足要求。

      表1 組合I截面強度驗算

      (2)正常使用極限狀態(tài)應(yīng)力計算。

      表2~表5分別為正常使用極限狀態(tài)標準效應(yīng)組合、長期效應(yīng)組合和短期效應(yīng)組合作用下,各截面的正應(yīng)力和最大主應(yīng)力計算結(jié)果。

      表2 正常使用極限狀態(tài)標準效應(yīng)組合應(yīng)力計算 MPa

      續(xù)表2

      表3 正常使用極限狀態(tài)長期效應(yīng)組合應(yīng)力計算 MPa

      表4 正常使用極限狀態(tài)短期效應(yīng)組合應(yīng)力計算 MPa

      由表3可見,在正常使用極限狀態(tài)標準效應(yīng)組合作用下,各控制截面上、下緣壓應(yīng)力的最大值為12.6 MPa,小于規(guī)范允許值13.4 MPa;最大主壓應(yīng)力為12.6 MPa,小于規(guī)范允許值16.1 MPa,滿足規(guī)范的要求。

      由表4可見,在正常使用極限狀態(tài)長期效應(yīng)組合作用下,各控制截面上、下緣均未出現(xiàn)拉應(yīng)力;最大主拉應(yīng)力為-0.67 MPa,小于規(guī)范允許值,滿足規(guī)范的要求。

      由表5可見,在正常使用極限狀態(tài)短期效應(yīng)組合作用下,各控制截面上、下緣均未出現(xiàn)拉應(yīng)力;最大主拉應(yīng)力為-1.14 MPa,小于規(guī)范允許值1.44 MPa(0.6ftk),滿足規(guī)范要求。但T構(gòu)根部截面上緣壓應(yīng)力儲備較小,為1.91 MPa;從牛腿到6號塊各截面上緣的壓應(yīng)力儲備均小于2.0 MPa。

      1.2 120 mT構(gòu)懸臂梁結(jié)構(gòu)計算結(jié)論

      通過對120 mT構(gòu)懸臂梁結(jié)構(gòu)的計算,可以得出如下結(jié)論。

      (1)橋面鋪裝經(jīng)過改造后,在正常使用條件下,無論是按照公路JTJ 023-85規(guī)范還是按照公路JTG D60-2004規(guī)范計算,T構(gòu)箱梁的各截面均能滿足汽車-超50級或公路-I級荷載的使用要求,并且具有一定的強度儲備。

      (2)雖然從計算結(jié)果上,橋面鋪裝經(jīng)過改造后能夠滿足汽車-20級或公路-I級的荷載要求,但由于橋梁已使用了近20年,并產(chǎn)生了一些病害,橋梁的實際承載力有所下降;另外,橋上汽車荷載遠大于設(shè)計荷載,以及按照公路2004規(guī)范計算的墩頂截面上緣壓應(yīng)力儲備較小(1.91 MPa),所以,應(yīng)當(dāng)增加一部分體外預(yù)應(yīng)力,以增加橋梁的安全儲備,延長其使用壽命。

      1.3 減振裝置設(shè)計

      在車輛荷載作用下橋梁結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生振動,同時也會引起體外索的振動。若體外索振動過大,將導(dǎo)致索內(nèi)產(chǎn)生較大的索力變化,這對體外索的抗疲勞性能和錨具的工作性能不利。為防止在車輛荷載作用下體外索產(chǎn)生過大振動,需對體外索采取減振措施。

      橋體外索減振裝置采用減振橫梁配合減振支架的方法,見圖1。先在箱梁兩腹板之間設(shè)置橫向的減振橫梁,橫梁由兩根槽鋼組成,位于體外索下方并靠緊體外索的護套管,橫梁的兩端通過錨固鋼板固結(jié)在箱梁腹板上。減振橫梁每隔6 m設(shè)置一道。

      減振支架由橡膠墊塊、半圓形鋼套管和鋼支架組成。松散的體外束由橡膠墊塊和兩個半圓形鋼套管收緊后,通過鋼支架固定在減振橫梁上。減振橫梁上方的護套管需要剝除。

      為使各體外束在護套管內(nèi)更緊密地結(jié)合成為整體,在護套管內(nèi)設(shè)置了體外束收緊裝置,如圖2。收緊裝置由橡膠墊和外面的收緊鋼板組成,每隔3 m設(shè)置一道。

      圖1 體外索減振裝置構(gòu)造圖

      圖2 體外束收緊裝置

      2 結(jié)論

      分別采用新舊規(guī)范對佳木斯公路大橋加固前、后的極限承載能力狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)進行了驗算。根據(jù)驗算的結(jié)果,制定了體外預(yù)應(yīng)力加固的設(shè)計方案,采用實體單元對錨固橫梁進行了空間分析,確定了錨固橫梁的構(gòu)造形式和尺寸。最后,對體外索的減振裝置進行了設(shè)計。

      [1]張勁泉,任宏偉.橋梁的檢查與評定技術(shù).全國公路橋梁養(yǎng)護管理技術(shù)交流會文集[M].北京:中國建筑出版社,2002,70-88.

      [2]羅娜.橋梁工程概論[M].北京:人民交通出版社,2006:93-156.

      [3]公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范(JTG H11-2004)[S].北京:人民交通出版社,42~56.

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