大件運輸橋梁加固設計

陳坤

摘? 要：大件運輸過程中，保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全至關(guān)重要，因此，橋梁檢測和加固的各項工作是不可或缺的。在重達2273噸反應器公路運輸路線中，途徑一座橋梁，為保證運輸安全，文章對該橋進行了詳細地檢測，并據(jù)此進行了完善的加固設計。

關(guān)鍵詞：公路運輸;大件設備;橋梁加固

中圖分類號：U445.7+2 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）34-0084-02

Abstract： In the process of large equipment transportation， it is very important to ensure the safety of the bridge structure. Therefore， the work of bridge detection and reinforcement is indispensable. In the highway transportation route with a weight of 2273 tons reactor， there is a bridge to be crossed. In order to ensure the transportation safety， the bridge is tested in detail， and a perfect reinforcement design is carried out accordingly.

Keywords： road transportation; large equipment; bridge reinforcement

1 項目概況

中海油惠州煉化二期大件運輸路線中需途經(jīng)一座橋梁，該橋設計荷載為汽車-超20級、掛車-120級，而運輸過程中最重單件貨物凈重為2273t，擬用載重5184噸液壓軸線車進行運輸，車、貨及鞍座等總重2995t，遠超該橋設計荷載。為保證重車安全、順利過橋，我們對該橋進行重車過橋的加固設計。

1.1 橋梁概況

該橋橋跨組成為14m+14m+14m=42m，橋面橫斷面組成為2.0m（人行道）+26m（車行道）+2.0m（人行道）=30.0m。

上部結(jié)構(gòu)采用普通鋼筋混凝土連續(xù)板，板梁施工采用支架上一次性整體現(xiàn)澆完成，全橋共布置4塊板，板厚70cm，板頂寬度750cm，板底寬度450cm，懸臂長150cm，采用C40混凝土，鋼筋均采用II級鋼筋。

橋墩采用蓮花形實體板墩，墩厚度80cm，頂寬250cm，底寬100cm，承臺為矩形截面，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚度150cm，樁采用鉆孔灌注樁，樁徑100cm，按摩擦樁設計;橋臺采用樁柱式輕型橋臺，柱直徑80cm，摩擦樁直徑100cm;下部結(jié)構(gòu)除樁采用C25水下混凝土外，其余均采用C30混凝土。

橋面鋪裝等厚度，厚度10cm，鋪設間距為10cm×10cm的 10鋼筋網(wǎng)，現(xiàn)澆橋面混凝土為C40防水混凝土。

1.2 橋梁病害情況

橋梁加固設計前，對橋梁現(xiàn)狀進行了檢測，檢測結(jié)果表明，該橋目前主要病害為板梁橫向裂縫、部分橋跨梁體跨中下?lián)?，部分板梁間濕接縫縱向開裂、滲水以及局部混凝土粉化，橋面鋪裝網(wǎng)狀開裂及1處通長縱縫，伸縮縫堵塞、橡膠條局部破損以及錨固區(qū)混凝土開裂，下部結(jié)構(gòu)中墩身局部蜂窩麻面。

2 加固方案設計

2.1 運輸車輛計算參數(shù)

根據(jù)大件車輛技術(shù)資料，此次最終貨物運輸過程車輛參數(shù)如下：運輸使用載重5184噸液壓軸線車進行運輸，車、貨及鞍座等總重2995t。車輛采用液壓系統(tǒng)控制，36軸均勻受載，單軸軸重83.2t，軸線車軸距1.4m，6縱列車輪外輪廓寬8.25m。

2.2 橋梁加固前計算

根據(jù)橋梁上部結(jié)構(gòu)布置形式及大件運輸車輛車軸外輪廓尺寸及大件本身尺寸，過橋時重車偏右側(cè)行駛，按偏右側(cè)3#板梁中心線位置行駛通過橋梁。

橋梁結(jié)構(gòu)受力計算：

為保證安全，同時為橋梁加固設計提供數(shù)據(jù)依據(jù)，我們對橋梁建立模型，對重車按偏載方式行駛通過橋梁時，橋梁上部結(jié)構(gòu)響應及支點反力進行計算。

（1）板梁受力計算

我們對中梁和邊梁分別選取邊跨跨中、中墩頂部和中跨跨中進行內(nèi)力效應及抗力，計算結(jié)果顯示偏載方式過橋情況下，中梁抗彎承載能力嚴重不足，且造成邊梁中出現(xiàn)很大的扭矩以及橫橋向彎矩，如在中墩頂部中梁面內(nèi)豎彎矩達到-9972.8kN·m，遠超該部位中梁上拉受彎抗力-6881.5kN·m。

（2）板梁支座反力

經(jīng)過計算，偏載過橋方式下，板梁最大豎向反力4237kN，超過原支座豎向承載能力（設計豎向承載能力1500kN），且在板梁原固定和單向支座中會出現(xiàn)很大的縱、橫橋向反力;中梁在橋臺位置最大豎向力3638kN，橋墩墩頂最大豎向力4222+4237=8459kN，橋臺位置下部結(jié)構(gòu)豎向承載能力充裕，橋墩處樁基礎(chǔ)豎向承載力嚴重不足。

2.3 橋梁加固設計

根據(jù)加固前重車過橋下結(jié)構(gòu)響應計算結(jié)果可知，橋梁上、下部結(jié)構(gòu)承載能力與要求有很大的差距。針對上部板梁的傳統(tǒng)的增大截面加固（據(jù)估算采用增大截面加固需加高梁體約70cm方能接近重車過橋下梁體跨中抗彎承載能力要求，且無法有效加固墩頂截面）、粘帖鋼板加固、體外預應力加固均無法有效解決上、下部結(jié)構(gòu)承載能力不足的問題，因此本橋加固擬采用增加臨時支墩的加固方案。

2.3.1 臨時支墩設置方式選擇

經(jīng)分析，重車過橋時，主要控制加固設計的項目為板梁在中墩處的支座反力以及中墩頂部豎向力合力;為控制在重車過橋下原有橋墩處支反力及墩頂豎向合力，應保證新增臨時支墩豎向抗壓剛度，經(jīng)計算分析，確定采用混凝土臨時支墩形式，采用80cm×80cm方形墩柱，偏載方式下對3#板梁每跨設置兩排支墩。

2.3.2 支座處理

由于橋梁原有支座設置多處固定支座及單項支座，而板梁間通過現(xiàn)澆混凝土濕接縫連接，各種臨時支墩設置方案下，重車過橋時均會在原橋墩支座處產(chǎn)生過大的縱、橫橋向荷載（荷載數(shù)值遠超規(guī)范與常規(guī)產(chǎn)品標準所述的水平容許承載力，即一般為10%的豎向容許承載力，即使按照支座實際性能對單向支座在橫向位移不大于3mm時不考慮其對應的單向限位后依然如此）。對此問題利用空間有限元程序進行了對比分析，經(jīng)對比計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)雖縱橫向反力數(shù)值較梁格模型計算結(jié)果?。ㄖ饕町愒谟诹焊衲Ｐ偷碾p支座模擬采用了以梁為起點引出的剛臂，而空間有限元模型的模擬采用的實際混凝土材料，豎向反力增量情況基本相當），但在重車前14軸剛?cè)可蠘驎r，縱、橫向極值分別達到921kN和269.4kN。因此為保證重車過橋時支座不發(fā)生破壞，在過橋前需對原橋部分固定支座、單向支座進行臨時更換。

在重車過橋前，對該橋原有墩頂部分支座進行臨時更換（按以3#梁為基礎(chǔ)，按照基本三跨連續(xù)梁配置板梁中應設支座形式，其余板梁處改為對應承載能力的雙向滑動支座），設置臨時支墩，并預先在3#梁底臨時支墩頂對板梁進行一定程度起頂，以確保重車過橋過程中橋墩基礎(chǔ)豎向承載能力滿足要求，板梁縱向彎矩效應可控制至遠小于板梁抗彎承載能力。

2.3.3 板梁接縫區(qū)域加固設計

利用空間有限元程序建立橋梁實體有限元模型，研究重車過橋下的板梁接縫區(qū)域受力情況，在對板梁支座進行臨時更換以解除富余縱、橫向約束條件下，14軸剛?cè)可蠘驎r，板梁接縫區(qū)域底部橫向應力增量最大值為5.06MPa。為輔助板梁接縫區(qū)域受力，對2#、4#梁與3#梁間增設橫隔板，以及在隔板間區(qū)域增設型鋼聯(lián)系桿件，經(jīng)計算，隔板加固后板梁原接縫區(qū)混凝土應力增量降低至局部2.49MPa，橫隔板應力增量最大值為3.72MPa，隔板混凝土開裂后拉應力轉(zhuǎn)由隔板底鋼板和縱向鋼筋承擔。

2.4 橋梁加固方案

經(jīng)計算對比分析，對該橋梁采用如下加固方案：

（1）對板梁濕接縫區(qū)域病害進行維修處理。

（2）對3#梁進行增設臨時支墩加固，每跨增設兩處臨時支墩，臨時支墩采用擴大基礎(chǔ)、柱式墩身。

（3）在2#、4#板梁與 3#板梁間設置混凝土橫隔板，并在橫隔板間區(qū)域設置型鋼支撐輔助板梁翼緣板受力。

3 施工工藝流程

（1）對板梁濕接縫區(qū)域裂縫進行封縫、灌縫，鑿除濕接縫區(qū)域老化、松散混凝土至堅實部位，采用環(huán)氧砂漿修補至與原表面齊平。

（2）現(xiàn)澆臨時支墩混凝土基礎(chǔ)和臨時支墩墩柱。

（3）在2#、3#和 4#梁兩側(cè)進行植筋、鋼筋綁扎和焊接工作，澆注梁間新增橫隔板自流平混凝土和安裝型鋼支撐桿件。

（4）在各臨時支墩頂部調(diào)平處理后設置千斤頂，各支墩單點目標起頂力分別為（200/2kN、 600/2kN、600/2kN、600/2kN、500/2kN、500kN/2、70/2kN），頂升完成后抄墊梁底，千斤頂卸載。

（5）河床防護施工。

（6）拆除各臨時支墩墩柱，恢復河道鋪砌及臺前護坡。

4 結(jié)束語

在實際運輸時，大件運輸車組安全順利通過橋梁。

設備通過該橋梁時，專業(yè)團隊對該橋進行了實施監(jiān)控，結(jié)果顯示，橋梁變形及其他參數(shù)與理論計算基本一致。

設備通過橋梁后，專業(yè)團隊對橋梁進行了檢測，檢測結(jié)果顯示，本次重大件設備通過該橋梁，未對橋梁造成損傷。

參考文獻：

[1]胡智慧，楊道江.公路橋梁工程建設與危舊橋測試改造拆除加固維修技術(shù)及典型案例分析實務全書[M].北京：光明日報出版社，2002.

[2]王國鼎.橋梁檢測與加固[M].北京：人民交通出版社，2003.

[3]諶潤水，等.公路舊橋加固技術(shù)與實例[M].北京：人民交通出版社，2002.