探討自平衡體系在橋梁加固中的應用
1、工程概況
該橋是位于某省道線上的一座重要的預應力T型梁橋，該橋健于1980年。橋為5×22.20m預應力混凝土“T”型梁橋,下部采用鉆孔灌注樁基礎。橋面凈寬為凈12+2×1.5m人行道，全橋橫向分7片梁，梁中距2.0m（如圖1所示）。設計標準為汽-20，掛車-100。經(jīng)過20多年的運營，特別是近年來交通量的增加（流量達9410輛/d），大量超重車輛的通行，造成該橋出現(xiàn)橋面塌陷、翼緣被切斷等破壞。
2、破壞原因分析
該橋于1998年開始出現(xiàn)橋面坍塌、翼緣被切斷等破壞（見圖2），發(fā)現(xiàn)后養(yǎng)護部門立即進行修復，但不久斷板塊處又出現(xiàn)同樣的塌陷斷。通過調(diào)查、分析、計算，發(fā)現(xiàn)造成T梁梁肋根部剪斷的主要原因為：原橋設計構造上橫向聯(lián)系薄弱，橫隔板設置位置不當，其跨中變形最大的區(qū)域未設橫隔板；橋面鋪裝厚度相差太大，中部厚17cm，邊上僅5cm，驗算時曾用不同的橫向分布方式和不同的載位多次計算，結果因為邊部分配過大，而該處的面板又最薄，最易折斷。因此加固方案采用了改變橋梁上部結構體系，轉(zhuǎn)變結構受力狀況，加強各梁之間的橫向聯(lián)系，改善目前橫向分布的不均勻狀態(tài)；相應提高各梁的承載能力方面解決。
附注：①斜線表示橋面塌陷位置；②虛線表示T梁翼版疲勞裂縫位置。
3、自平衡體系的確定
根據(jù)分析，拆除原橋面及翼緣時，主梁肋部相當于同等大小的反向荷載作用，有負彎矩過大造成頂面過分受拉和反拱變形過大造成失穩(wěn)的可能。因此在拆除原有部分結構時，引入自平衡體系，同步增加等重、設置配重以平衡主梁肋的負彎矩，防止因主梁反撓破壞或失穩(wěn)是該橋加固過程中必須考慮的重要因素。
3.1平衡體系配載位置
在拆除翼緣板時為防止主梁反撓或失穩(wěn)，應同步、等重設置配重以平衡主梁梁肋的負彎距，為避開橫隔板位置，配重方案如圖3所示。
3.2計算過程
在橋面鋪裝層拆除后，翼緣板拆除前及按上圖位置和數(shù)據(jù)加載。在運營期間“T”梁承受靜載，其中“T”梁承受自重均布荷載q1=10790N?m，橋面鋪裝均布荷載q2=7380N?m。
拆除翼緣板后所去掉部分可用均布荷載代替，q3=4650N/m。由于q2>q3，因此在翼緣板拆除之前加上配重是安全的，而且可以避免配重不及時引起的主梁上撓。
設原橋主梁受q1+q2均布力作用，其中q1=10790N?m為“T”梁自重均布荷載，q2=7380N?m為橋面鋪裝均布荷,拆除翼緣板后所去掉部分可用均布荷載代替q3=4650N?m，由于q2>q3，因此在翼緣板拆除之前加上配重是安全的，而且可以避免配重不及時引起的主梁上撓。
3.3各橫截面彎矩計算（見表1）
為了保證主梁在施工過程中同步、等重加載配重，配重部分用3t導鏈提起離開支承臺0～1cm，當主梁出現(xiàn)變形過大時可自行調(diào)節(jié)，也就是說當主梁在施工過程中如果卸載不及時而撓度過大時（超過1cm時）配重由支承平臺支承。
4、注意事項
第一，橋梁加固可以采用左右半幅分離方法，即半幅通車、半幅施工，施工過程中應避免車輛通行中的震動對砼強度的影響。
第二，定時對橋梁的豎向位移進行觀測。
第三，施工中注意對整個橋梁安全的實時觀測。
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