鉆前工程某石拱橋承載力驗(yàn)算

劉善華 馬駿騏 錢守泓 黨繼剛

(1.中國(guó)石化西南油氣分公司工程技術(shù)研究院，四川德陽(yáng) 618000;2.中石化西南分公司銷售運(yùn)行處，四川德陽(yáng) 618000)

1 工程概況及病害

1.1 工程概況

位于德陽(yáng)市德新鎮(zhèn)的人民渠石拱橋建于1998年，為單跨橋。石橋總長(zhǎng)10 m，跨徑為4.2 m，橋?qū)?.0 m，凈高1.5 m。目前石橋狀況良好，能夠通行車輛。但是因?yàn)槭瘶蚰甏^久，需要對(duì)其進(jìn)行加固處理，以滿足通行重型汽車的需要。石橋的情況如圖1所示。

圖1 人民渠石拱橋情況

1.2 病害情況

1)石拱橋兩端支座處出現(xiàn)縱向裂縫，裂縫寬3 mm，拱圈還有兩條縱向裂縫，裂縫寬2 mm～3 mm。

2)橋面與公路連接處開(kāi)裂下沉，出現(xiàn)坑槽破損。

1.3 病害原因分析

1)大量超重、超載車輛通過(guò)施加的超負(fù)荷荷載，使拱圈產(chǎn)生裂縫。

2)圬工砌體石料間砂漿不飽滿，砂漿標(biāo)號(hào)達(dá)不到要求。

3)橋面混凝土破壞，橫向連接較差。

a.設(shè)計(jì)采用整體澆筑25 cm厚C30鋼筋混凝土板加固，鋼筋規(guī)格為Φ22@150，單層雙向布設(shè)，其橋板長(zhǎng)13 m，寬5 m;

b.橋板澆筑前需對(duì)原來(lái)橋面25 cm厚素混凝土層破除。

2 石拱橋計(jì)算

此石拱橋采用條石砌筑，歷經(jīng)常年的風(fēng)化作用，受力性能降低，具體如何尚無(wú)法確定，所以先對(duì)此石拱橋利用有限元進(jìn)行受力分析，按照此橋承受80 t的水泥罐車重量，對(duì)其進(jìn)行建模計(jì)算。

計(jì)算過(guò)程中把石拱橋劃分為8個(gè)有限單元，如圖2所示，其幾何參數(shù)見(jiàn)表1。

3 計(jì)算各點(diǎn)位移及推力

計(jì)算公式為式(1)，式(2):

圖2 石拱橋有限元?jiǎng)澐?/p>

表1 石拱橋模型參數(shù)表(弧長(zhǎng)5.6 m)

按照等截面1.0 m×0.5 m計(jì)算，則:

表2 石拱橋各點(diǎn)推力計(jì)算

4 計(jì)算各點(diǎn)指定位置內(nèi)力

計(jì)算公式為式(3)～式(5):

各點(diǎn)內(nèi)力計(jì)算見(jiàn)表3。

表3 石拱橋各點(diǎn)內(nèi)力計(jì)算

5 各截面承載力驗(yàn)算

石拱橋按照粗料石砌體考慮，石材等級(jí)為 Mu20，砂漿為M7.5，則:

截面尺寸按1 000 mm×500 mm考慮，各點(diǎn)受力計(jì)算公式為式(6)～式(9)。

則石拱橋各點(diǎn)承載力驗(yàn)算見(jiàn)表4。

表4 石拱橋各點(diǎn)承載力驗(yàn)算

6 計(jì)算結(jié)果分析

經(jīng)抗彎、抗剪及抗壓承載力計(jì)算，各截面抗壓承載力均滿足要求;而除第2截面的抗剪承載力不滿足，特別是第5截面相差較大;抗彎承載力除第5截面不滿足外其余各截面滿足。

7 結(jié)語(yǔ)

由于該橋建成已超過(guò)12年，同時(shí)在兩支座處出現(xiàn)有沿灰縫裂縫，若要按80 t重車安全通行1年以上，需對(duì)其進(jìn)行加固處理，考慮到橋涵跨度較小，只需對(duì)橋面整體澆筑一層鋼筋混凝土進(jìn)行加固處理。

［1］周建庭.石拱橋加固改造技術(shù)［M］.北京：人民交通出版社，2008：3-65.

［2］崔 飛.橋梁參數(shù)識(shí)別與承載能力評(píng)估［D］.上海：同濟(jì)大學(xué)，2000.

［3］劉立新.砌體結(jié)構(gòu)［M］.第2版.武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2003：29-46.