超重车通行下桥梁上部结构验算

(重庆市市政设计研究院 重庆 400020)

前言

近年来，随着经济的飞速发展，许多大型国家重点建设项目开始投资建设，城市桥梁是否具有承受超重型车辆荷载的能力，超重型车辆能否顺利通过。为了保障桥梁和超重型车辆安全，通行前对其桥梁进行安全评估显得尤为重要。

一、工程概况

该桥全长123.2m，全桥设计车道数为双向4车道设计。单幅桥桥面布置为3.0m(人行道)+15.0m(车行道)+0.5m(防撞护栏)=18.5m。上部结构采用预应力混凝土连续现浇箱梁，属于A类预应力混凝土构件。跨径布置为37m+40m+37m=117m，箱梁全宽18.5m，采用单箱三室断面，箱梁采用C50混凝土，箱梁高2.20m，两侧翼缘悬挑2.50m，箱梁腹板厚度0.50m，顶底板厚度0.25m，端横梁宽2.00m，中横梁宽2.50m。下部结构桥台采用重力式桥台，人工挖空桩基础，桥墩采用C40，设计荷载等级为：公路—Ⅰ级，人群荷载：3.5kN/m2。

二、验算方法

(1)承载能力极限状态下，桥梁上部结构正截面抗弯承载能力及斜截面抗剪承载能力小于桥梁承载能力设计值，即γ0S≤R；

(2)正常使用极限状态下，桥梁上部结构正截面和斜截面混凝土主拉应力(抗裂)应符合下列要求：

正截面：σst—σpc≤0.7ftk σlt—σpc≤0

斜截面：σtp≤0.5ftk

三、验算过程

本次通行超重车重量以50t为示例，参照《公路桥涵设计通用规范》(JTJ 021-89)中30t的汽车荷载，50t-3轴超重车通行车辆的轴重分布参照规范中30t-3轴汽车进行计算确定，得到前轴为10t，两后轴分别为20 t、20t。

我们采用Midas civil有限元分析软件对上部结构进行建模计算分析，预应力混凝土箱梁均采用梁单元模拟，支座的边界条件以施工图纸要求模拟，其中模型划分为116个单元、129个节点，计算模型如下图1所示。

图1 桥梁上部结构模型

计算分析的车辆荷载按照50t超重车辆技术参数进行加载，荷载效应组合按照《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015)第4.1节要求进行效应组合，计算过程考虑了桥梁施工过程以及成桥后收缩徐变等因素的影响。

根据桥梁结构受力特点，主要验算承载能力极限状态下结构的正截面抗弯承载能力、斜截面抗剪能力以及正常使用极限状态下结构的正截面、斜截面抗裂能力，极限承载能力根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362-2018)第5.2.3～第5.2.7条进行计算。

主梁正截面抗弯承载能力计算结果见下表1。

表1 抗弯承载能力验算结果

备注：表中“OK”表示符合规范要求，“NG”表示不符合规范要求。

同理，对主梁斜截面抗剪承载能力进行计算得到该桥主梁各截面实际抗剪承载能力值均小于结构抗力值，同样对该桥主梁正常使用极限状态下正截面、斜截面抗裂进行验算，得到该桥正常使用极限状态下正截面及斜截面抗裂验算均满足规范要求。

四、结语

本文通过对一个预应力混凝土桥梁上部结构进行超重车通行验算，在既叙述了超重车通行的结构验算步骤，又同时介绍了MIDAS在桥梁结构验算中的应用，通过实际的计算评判超重车能否通行以供业界参考。