增設鋼箱梁法加固連續梁橋的應用研究

郭 宏，徐小信

(江西省交通工程質量監督站試驗檢測中心，江西 南昌 330096)

1 橋梁概述

預應力連續梁位于深圳福田通道橋項目，其跨徑組成為(20.06+28.59+28.5+28.39+20)=125.54 m，主梁采用單箱單室箱梁，梁高為1.0～1.40 m，中跨梁高均為1.4 m，兩邊跨梁高由1.4～1.0 m。主梁采用40#混凝土，按A類預應力構件設計。

根據該橋2017年靜載試驗報告可知，該橋跨中斷面C剛度和強度均不滿足設計要求，其余截面強度、剛度滿足設計要求，但是安全儲備較小，試驗橋跨結構的部分測試指標不滿足規范要求，測試截面的受力性能不滿足設計荷載(汽車-超20級)要求。因此，有必要對該橋進行加固處治。

2 增設鋼箱梁加固方案

連續梁橋常見的加固方法有：粘貼碳纖維布加固、粘貼鋼板加固、外包混凝土加固、預應力加固法等。本文提出了一種增設鋼箱梁加固的方案，原理在于剛度大的結構會分擔更多的活載，因此通過兩邊增設鋼箱梁，利用鋼箱梁的強的剛度，達到替原結構分擔活載的作用。

根據以上結論，加固設計如下：下部增設直徑0.8 m混凝土獨柱墩接直徑1.0 m的樁基礎，樁長35.0 m，減小原預應力混凝土連續箱梁的活載效應，從而使得其應力、強度、剛度等指標效應值小于容許值。

3 加固計算

3.1 原橋梁現狀的模型模擬

根據《公路橋梁承載能力評定規程》(JTG/T J21-2011)第6.2.3條及條文說明，以該橋靜載試驗報告中撓度指標為目標，混凝土截面折減、鋼筋截面折減及材料狀況以該橋外觀檢查及實體檢測報告為依據，通過反演計算(調整有效預應力、截面剛度等)推定橋梁的現狀。

通過MIDAS/Civil 2017建立梁格有限元模型，約束按實際狀況施加，荷載與靜載試驗保持一致，驗算模型及主要驗算結論如圖1所示。

圖1 有限元模型

選取跨中斷面C斷面作為目標斷面，工況3滿載時C截面主要撓度測點實測撓度如下。

表1 滿載時C截面主要撓度測點的相關信息

通過改變梁格模型的參數(有效預應力、截面剛度等)進行試算，調整梁格計算模型撓度，使其與實測撓度基本一致。滿載時，梁格模型撓度如圖2所示。

圖2 C斷面處滿載時梁格模型撓度圖/mm

根據靜載試驗報告，滿載時C截面的撓度如下：偏載側8.53 mm，非偏載側2.42 mm；根據梁格計算模型偏載側8.8 mm，非偏載側0.8 mm?？梢?，計算模型撓度與實測撓度基本一致。

3.2 計算結果

采用MIDAS/Civil 2017建立加固模型，混凝土箱梁的各項參數按照上述推定的參數，用以反應預應力混凝土箱梁的實際狀況。

圖3 加固MIDAS/Civil 2017模型

圖4 單元及邊界條件

過計算，結果如表2、表3所示。

表2 恒載作用下加固前后對比表

表3 活載作用下加固前后對比表

有以上數據可知，增設鋼箱梁后，混凝土箱梁的應力指標，撓度指標等均滿足現行規范的規定，且鋼箱梁的應力較小，有較大的富裕度。但是鋼箱梁對恒載沒有起分擔作用，只在活載作用下分擔一定荷載，分擔比例約40%。

4 結 論

通過對比橋梁加固前后，預應力混凝土箱梁的應力、變形等表明，采用鋼箱梁加固對預應力混凝土箱梁受力有明顯改善。達到了加固的目的，增設鋼箱梁法加固切實可行，為類似加固工程提供參考依據。