南彭跨线桥梁改造加固方案设计

巫容初

（连城县交通运输局，福建 龙岩 366200）

0 引言

南彭跨线桥梁上跨高速公路，修建于2008年，经定检评定为二类，属于较好状态。随着城市交通的不断发展，该路段通行车辆多为实载60～80t的四轴重车，通过调用桥位处摄像头发现，重车时常结队由接龙往南彭方向通行，回程部分车辆空载。因此对该桥的结构验算，保障行车安全显得尤为重要。

1 桥梁概况

南彭跨线桥梁全长83.88m，桥面全宽9.0m，为预应力混凝土连续箱梁桥。桥梁上部结构为2×36.0m预应力混凝土连续箱梁桥，梁高2.0m；下部结构桥台采用重力式U型桥台，桥墩采用双柱式墩，基础采用扩大基础；桥面铺装为中心高度16cm的C40防水混凝土，设双向1.5%横坡。桥梁设计荷载：汽车-20级，挂车-100。平面图、立面图、截面图如图1所示。

图1 桥梁平面（单位：cm）

2 结构计算

2.1 现状调查及布载工况

为了解桥址处车辆现状，设计人员通过调查车流量，并查阅调用桥址处监控摄像头，获取了该路段的交通量。该路段货车的主要类型为二轴车辆62.49%和四轴车辆31.24%。由于二轴车辆重量轻，故本次设计按照四轴车进行控制设计。

根据现状调查，将考虑如下三种布载形式：

①第一种布载形式：考虑桥上双向均为重车交通堵塞的情况，车辆行驶速度为0，即按80t四轴车辆双向在桥梁上前后间距5m满布。

②第二种布载形式：考虑负荷四轴货车按照小于10km·h-1的行驶速度通行，即80t四轴车辆单向在桥梁上前后间距13m布置，另一侧按公路-Ⅱ级通行要求正常通行。

③第三种布载形式：考虑负荷四轴货车行驶速度超过20km·h-1，即桥上仅有80t四轴车辆单车通行，同时桥梁满足公路-Ⅱ级的通行要求。

2.2 结构计算情况

应用Midas有限元分析软件，采用平面杆系将全桥离散为79个节点，72个单元。按部分预应力混凝土A类构件验算。

三种布载形式下计算结果如下：

①第一种布载形式：原桥箱梁梁体正截面抗弯、斜截面抗剪、正截面压应力、正截面及斜截面抗裂、桥墩承载力、支座、桥面板等验算均不能满足规范要求。

②第二种布载形式：原桥箱梁梁体墩顶截面、正截面及斜截面抗裂、桥墩承载力、桥墩处支座、桥面板等验算不能满足规范要求。

③第三种布载形式：原桥箱梁梁体桥面板不满足规范要求。

根据以上三种布载形式的计算结果，桥梁均有不满足现行规范要求的指标出现，因此需要对桥梁进行改造或加固设计。

3 加固方案比选

针对三种布载形式的通行要求，初步拟定以下改造或加固方案：

方案一：拆除上部结构后重建（先简支后连续预应力混凝土小箱梁）、加固下部结构；

方案二：拆除上部结构后重建（连续钢箱梁）、加固下部结构；

方案三：上部结构增大截面、增设纵向预应力，下部结构加固；

方案四：改造桥面铺装使共同受力

因拆除后重建，造价费用较高，故主要考虑方案三和方案四，比选情况如表1所示。

表1 方案比选

若按照80t重车的单向正常通行，另一侧按公路-Ⅱ级正常通行情况进行设计，则仅需要按照方案三进行加固设计。但运营过程中应及时发现桥位处出现的交通堵塞状况，并进行及时疏导，避免出现80t重车堵塞的不利工况。

若按照单车80t重车的通行情况进行设计，仅需要按照方案四对桥面板进行相应处治，使得其与主梁共同受力，但是需专人24小时进行严格交通管制。

综合安全、合理、实用、经济等方面因素，本次设计推荐采用方案三。

4 结论

根据现状调查，发现实际的车辆荷载较大，根据车流量调查，实际开展结构计算。计算表明结构承载能力不足，需要进行加固，于是提出四种解决方案。通过方案比选得知，顶板增大截面，墩顶增设纵向预应力等加固方案具有可行性。