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韩生仁 （青海省公路科研勘测设计院，青海 西宁 810001） 摘 要：以某钢筋混凝土肋拱桥加固为例，采用Midas建立模型，通过对加固前后的2#拱肋承载力进行分析。得到以下结论：增大拱桥关键截面后，新增设的钢筋混凝土箱型封闭层在不大幅度增加自重的情况下能与原肋拱协调变形、共同承担活载。 关键词：增大截面法；肋拱；强度验算 1 概述钢筋混凝土肋拱桥因跨越能力大，自重小，造型优美等特点在国内峡谷地区内得到广泛的应用。但由于交通量的大力发展、桥梁建设等问题，肋拱桥经过数十年的发展已出现各种各样的病害，其中承载力不足是常见且严重的问题。若果直接将其拆除，耗费巨大人力财力，且对交通带来极大的不便，因此合理的对钢筋混凝土肋拱桥进行加固、提高该类桥梁的承载力是保障该类桥梁安全性的重要措施之一。 2 加固方法对拱桥结构，常采用增大截面法加固主拱圈，即在原结构的上面或下面浇一层新的混凝土并补加相应的钢筋，以提高原拱桥结构承载力的方法。其施工艺为：对增设加固层位置凿毛、植筋→绑扎加固层钢筋于拱肋预先植入的锚固钢筋之上→支模板浇注加固层混凝土，形成箱型封闭截面→混凝土养生。其原理如图1所示。 3 工程实例3.1 工程背景 以某钢筋混凝土肋拱桥为例，该桥建成于1991年，全桥总长110.0m，设计净跨径80.0m，净矢高10.0m，实测净跨径79.4m，净矢高9.87m。拱肋横截面为矩形实心截面，沿横桥向一共布置4片拱肋，从下游至上游依次为1＃～4＃拱肋，拱肋宽0.4m,每两片拱肋之间净距为1.5m；沿桥梁纵向呈变截面形式，拱脚高度为1.2m，拱顶高度为0.7m。桥面布置为6.0m（行车道）+2×1.0m（人行道+栏杆）=8.0m。原桥设计荷载为汽车-20级。经过检测后发现该桥主拱圈存在以下病害：①主拱圈拱轴线发生永久性变形，拱轴线下挠严重，尤其在L/4到3L/4区段，下挠十分明显；②主拱圈拱肋局部有细微破损和表面开裂；拱顶段部分拱肋粗骨料外露；③主拱圈拱肋表面脏污，有青苔生长和水迹现象。针对上述病害，采用增大截面法进行加固法加固该桥主拱圈。 拟采用增大截面法对主拱肋加固，具体方案为：主拱圈每片拱肋采用现浇C40钢筋混凝土进行封闭套箍加固，并在拱顶截面采用箱型封闭加固拱肋技术使拱顶呈一整体箱型截面。拱肋侧面加固层均为20cm，拱脚至L/4区段拱腹与拱背加固层为30cm，L/4至拱顶区段拱腹与拱背加固层为25cm。拱腹混凝土加固层沿桥台前墙一直做到基础；对于拱顶10m肋转箱区段，在原桥7号立柱、拱顶、8号立柱三处，转换后的箱形截面为带挑梁形式的异形箱形截面形式。 3.2 计算模型及结果 采用桥梁结构有限元分析软件Midas Civil 2015建立该桥有限元模型：采用梁单元建立主拱结构。用均布荷载模拟二期恒载，计算模型共计617个节点，882个单元。本桥承载力验算中的各个工况组合情况如表1所示，列出了主拱圈2#拱肋在加固前的拱脚、L/4、拱顶一共3个控制截面的内力分析计算结果（偏载情况下2#拱肋为最不利拱肋）。考虑其中5种荷载组合工况，“恒”表示桥梁各部分的自重产生的内力，“车道”表示公路-II级车道荷载的内力，“人”示人群荷载的内力，“温升”、“温降”为综合考虑混凝土收缩徐变等效降温10度和实际温度升高25度和降低15度引起的内力。承载能力极限状态荷载组合，组合内容1：1.2×恒+1.4×车道min+0.98人min+0.98温升；组合内容2：1.2×恒+1.4×车道min+0.98人min+0.98温降。  图1 增大截面加固法原理图 由加固前后的对比结果可得：增大截面法可有效的提高2#拱桥的承载力，尤其是主拱圈的L/4～3L/4段，即可提高拱桥的有效承载力，又不会增大太多的自重。 4 结论（1）通过文章的分析，加固层的钢筋混凝土箱型封闭层能与原肋拱协调变形、共同承担活载。 （2）采用增大截面法加固肋拱桥是一有效的提高拱桥承载力的新型技术，不仅对结构的自重负担少，而且肋拱的力学性态得到了较大幅度的改善。 参考文献： [1]许庆红,刘志楠.大跨径钢筋混凝土箱型肋拱桥预制安装技术分析[J].工程与建设,2011,25(1):111-113. [2]陈峰,李杨,夏春梅.钢筋混凝土肋式窄拱桥加固设计与静、动力特性分析[J].公路,2010,(12):52-56. [3]石飞,周建庭,莫喜晶,等.肋拱桥关键截面箱型转换加固技术试验研究[J].重庆交通大学学报(自然科学版),2009,28(4):664-667. [4]司维.常规桥梁加固工程技术探究[J].工程技术研究,2016,(5):43+46. [5]王爱霞.桥梁加固与桥梁拓宽施工技术分析[J].工程技术研究,2017,(3):75-76. Application Research on Reinforced Concrete Arch Bridge Strengthened by Enlarging Section Method Bridge Han Shengren Abstract：Taking a reinforced concrete rib arch bridge in Chongqing as an example,the 2# model is established by using Midas,and the bearing capacity of the arch rib before and after reinforcement is analyzed.The conclusions are as follows:after the key section of arch bridge is increased,the new reinforced concrete box type closed layer can be coordinated with the original arch rib under the condition of not increasing the weight,and can bear the load of the joint. Keywords：Enlarging section;Area arch-rib;Strength checking 中图分类号：U445.72 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2017）09-0040-02 表1 2#拱肋加固前后强度验算结果  项目 荷载组合1荷载组合2拱肋 截面 计算轴力Nd（kN） 容许轴向力N（kN） K=N/Nd 承载力判定 计算轴力Nd（kN） 容许轴向力N（kN） K=N/Nd 承载力判定加固前拱脚 -5611.23 532.03 0.095 NO -5601.6 507.41 0.091 NO L/4 -5639.72 2112.44 0.375 NO -5627.07 2057.42 0.366 NO拱顶 -5189.15 / / NO -5174.59 / / NO加固后拱脚 -8063.21 16567.87 2.055 OK -7940.66 14670.15 1.847 OK L/4 -7790.78 19632.36 2.52 OK -7653.79 19671.93 2.57 OK拱顶 -7314.15 12851.88 1.757 OK -7175.09 15383.05 2.144 OK
作者简介：韩生仁（1985-），男，助理工程师，研究方向：道路与桥梁工程。 |
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