增设横隔梁加固T梁桥效果分析

魏春辉

(河北道桥工程检测有限公司)

1 工程背景

石家庄市东二环上跨和平路桥于20 世纪90年代建成通车，全桥共7 孔，跨径为2 ×27 m + (27 m +36.5 m +27 m)+2 ×27 m，上部结构中间三孔为现浇预应力混凝土连续箱梁，两侧2 ×27 m 为预制预应力混凝土简支T 梁。半幅桥面净宽16 m，外侧1.25 m 人行道，内侧2 m 分隔带。半幅横向分为10 片梁，主梁中距1.7 m，沿桥跨纵向共布置3道横隔梁，其中梁端各1 道，跨中1 道。经过近20年的运营，特别是近年来大量超重车辆的通行，两侧27 m 预应力混凝土T 梁的中横隔梁出现了较严重的剪切破坏，主梁未见病害。

考虑到该桥原设计横隔梁间距过大，横向联系较弱，加固时拟采用以下措施:

(1)针对中横隔梁病害，在对破碎区处理后采用增大截面加固;

(2)在T 梁纵向近L/4 和3L/4 附近各增设1 道中横隔梁，以增强桥梁整体刚性。

2 加固效果分析

2.1 分析目的及内容

为充分了解采用以上加固措施后该桥的整体受力状况，实施前借助有限元软件对以下内容进行了分析:

(1)加固前、后结构动力特性变化情况，主要关注结构频率变化;

(2)加固前、后中横隔梁应力变化情况，了解加固后中横梁应力增减幅度;

(3)加固前、后主梁应力变化情况，了解增加恒载后主梁应力变化幅度。

2.2 计算模型

依据结构特点及分析需要，本次借助桥梁计算软件Midas Civil，采用梁格法建模分析。

(1)单元选择:T 形主梁、横隔梁均采用梁单元模拟;

(2)荷载:结构自重按设计规范取用;桥面铺装、护栏等按梁单元均布荷载施加;汽车荷载采用集中力模拟，共分四级，每级按常用三轴车辆实际尺寸分为6 个集中力施加;

(3)计算工况:为充分了解加固效果，共分为加固前、仅加厚中横隔梁、增设横隔梁距支点1 m、3.15 m、4.15 m、5.15 m、6.15 m、7.15 m、8.15 m、9.15 m、10.15 m、11.15 m、12.15 m 等13 种情况。(为后期分析方便，以上工况均表示为增设横隔梁距支点距离，其中0.0 m 表示加固前、0.2 m表示仅加厚中横隔梁)。

2.3 计算结果

2.3.1 结构动力特性变化

加固前、后结构频率变化如图1 所示。

由图1 可以看出，采用增设横隔梁加固后，由于结构质量有所增加，而纵向刚度未有变化，所以结构频率略有降低，但幅度较小。

图1 加固前后结构频率变化曲线

2.3.2 中横隔梁应力变化

加固前、后中横隔梁底缘变化如图2、图3 所示。

图2 加固前后横隔梁底缘应力变化曲线

(1)由图2 可以看出，采用增设横隔梁加固后，结构在恒载作用下中横梁底缘应力明显降低，而且随着增设中横梁距支点距离增大，中横隔梁底缘应力逐渐减小，降低幅度近加固前横隔梁底缘应力的50%;

(2)由图3 可以看出，采用增设横隔梁加固后，在各级活荷载作用下中横梁底缘应力明显降低，而且随着增设中横梁距支点距离增大，中横隔梁底缘应力逐渐减小，降低幅度近加固前横隔梁底缘应力的50%。

2.3.3 主梁应力变化

加固前、后主梁跨中底缘应力变化如图4、图5 所示。

图3 加固前后横隔梁底缘应力变化曲线

(1)由图4 可以看出，采用增设横隔梁加固后，结构在恒载作用下主梁跨中底缘应力略有增加，但幅度较小;

(2)由图5 可以看出，采用增设横隔梁加固后，在各级活荷载作用下主梁跨中底缘应力略有降低，而且随着增设中横梁距支点距离增大，主梁跨中底缘应力逐渐减小，在9m左右最小，而后逐渐增大，但幅度均不大。

图4 加固前后主梁跨中底缘应力变化曲线

3 结 论

(1)增设中横梁在一定程度上增加了结构自重，使结构频率略有降低，但幅度不大。

图5 加固前后主梁跨中底缘应力变化曲线

(2)增设中横梁对降低中横梁底缘应力效果明显，而且位置越靠近跨中效果越明显。

(3)增设中横梁虽然对提高结构整体刚度有较大帮助，但对降低T 型主梁跨中应力效果不大。

［1］黄平明，陈万春.桥梁养护与加固［M］.北京:人民交通出版社，2009:139－140.

［2］中华人民共和国交通部.公路桥涵设计通用规范［Z］.2004－10－01.