双悬臂钢筋混凝土梁桥加固方案探析

[12-11 17:00:02] 来源：http://www.tmgc8.com 桥梁工程 阅读：3306次

摘要本文对双悬臂钢筋混凝土梁桥的旧桥加固方案进行了探讨，以某钢筋混凝土多孔双悬臂梁桥作为工程背景，提出了将主梁截面由开口变为闭口的加固方案，并分析比较了桥梁加固前后的承载能力。结果表明该加固方案能够有效提高桥梁的承载能力。

关键词 ：旧桥加固承载能力方案探讨

1 概述

双悬臂钢筋混凝土梁桥是一种古老的梁式结构体系。当桥梁结构长度较大时，通常由双悬臂梁与简支在悬臂梁上的挂梁联合组成多孔悬臂梁桥。上个世纪50年代，这种桥型在我国建造的比较多，如文献1所述的江西省付加咀大桥（全长136m）、禾埠大桥（全长257.38m）、遂川大桥（全长172.4m）、西河大桥（全长256.2m）、永平大桥（全长157.9m）以及我省南平市水南大桥（全长289.5m）。该类桥梁利用两侧的悬臂，使主梁支座处的截面产生负弯矩，减小了跨内主梁的正弯矩值。因此，与同跨度简支梁桥相比，双悬臂钢筋混凝土梁桥可以达到减小跨内主梁高度和降低材料用量的目的。同时，悬臂梁桥仍属于静定结构，不会受到地基条件较大的限制。

由于具有上述的结构特点，双悬臂钢筋混凝土梁桥在悬臂端部会产生较大的长期性挠度，在挂梁与悬臂梁的连接处呈现出明显的折线变形，当车辆荷载通过时，容易出现跳车现象，对行车产生不利影响。因此在行车速度较高的道路上已较少采用而改用连续梁桥^[2]。此外，由于截面负弯矩的存在，而主梁为钢筋混凝土结构，因此在支座处，主梁截面上缘往往会有裂缝存在，在雨水等的侵蚀作用下，降低了桥梁的使用期限。

　　大部分双悬臂钢筋混凝土梁桥的设计荷载为汽—10、拖—60。近年来，随着我国经济建设的发展，交通量日益增多，汽车载重愈来愈大，大大超过了原有的设计荷载等级，致使该类桥梁在主梁正、负弯矩区以及牛腿上出现众多裂缝，许多桥梁已不能满足目前汽车荷载等级的需要，只能限载通行。

如何在少花费资金的基础上，通过对桥梁进行加固改造以提高桥梁的承载能力是一个值得桥梁工程师们研究的课题。有签于此，本文首先对该类桥梁的加固方法进行了讨论，接着以某钢筋混凝土多孔双悬臂梁桥作为工程背景，提出了将主梁截面由开口变为闭口的加固方案，并分析比较了桥梁加固前后的承载能力。

2 双悬臂钢筋混凝土梁桥加固方案

对于双悬臂钢筋混凝土梁桥其主梁的加固改造一般有以下三种措施^[1] ^{[2] [3]}：（1）用高分子化学材料灌注、粘合主梁裂缝，然后在梁的下部增加纵向受力钢筋及箍筋；（2）在局部施加体外预应力，减少主梁跨中正弯矩；（3）将桥面防水层、铺装层混凝土全部铲除，而浇以和梁紧密结合在一起的新桥面铺装层（用防水混凝土浇筑），此外为增大跨中所能承受的最大弯矩，在新浇铺装层中可根据需要配置一定数量的纵向钢筋。这些方法虽然可以起到加固旧桥，适当提高桥梁的通行能力，但提高的程度有限。

我省某双悬臂钢筋混凝土梁桥，孔径为（12.6＋www.tmgc8.com8×33＋12.9）m，其总体布置如图1所示。悬臂孔挂梁计算跨径为14m。原设计荷载为汽—10、拖—60，桥面宽度为净— 人行道。该桥主梁、挂梁、次梁混凝土标号均采用170号（旧标准），车行道板及人行道板混凝土标号均为200号（旧标准），整体现浇。该桥采用“Π”形主梁，图2所示为主梁加固前截面图。

图1 全桥总体布置图

图2 主梁加固前截面图

如上所述，常用双悬臂钢筋混凝土梁桥的加固方法对桥梁承载能力的提高程度有限。为了使该桥在加固后能够满足现有荷载等级的要求。本文拟通过在原有“Π”形主梁的两个梁肋肋底之间浇筑一层厚20cm的混凝土底板，通过合理的构造措施把新浇混凝土板和原有主梁连成整体，这样整个主梁就由开口截面变成了闭口截面，主梁的抗弯、抗扭刚度都得到了很大程度的提高。图3所示为主梁加固后的截面图。

图3 主梁加固后截面图

采用这样的加固方案后，主梁的顶板和底板都具有较大的混凝土面积，能有效地抵抗正负弯矩，通过适当的配筋，可以适应具有正负弯矩的结构，尤其是在支座负弯矩区，新浇混凝土底板大大增加了受压区混凝土的面积，整个截面的承载能力得到了很大的提高。在整个桥跨结构中，新浇混凝土底板也增强了主梁两梁肋之间的横向联系，使得荷载的横向分布更加均匀，充分发挥了截面效益。

3 加固前后主梁承载力比较

　　本文接下来对该桥的一孔双悬臂梁及两侧挂梁进行分析，分析并比较了加固前后在荷载等级汽—15，挂—80作用下主梁的截面极限承载能力，其内力计算图式如图4所示。加固前后主梁截面极限承载能力验算分别如表1、表2所示。