特重型大件运输车辆通行桥梁加固方案探讨

摘  要：随着我国科学技术与经济发展水平的不断提升，对大件运输车辆的需求量日渐增加，确保大型运输车辆的通行安全，成为当前急需解决的关键问题。桥梁是交通运输中重要构成部分，为了确保桥梁安全和大件运输有序进行，做好大件运输车辆通行桥梁加固工作具有重要意义。基于此，本文从大件运输车辆通行桥梁承载力的可行性研究出发，探讨了大件运输车辆通行桥梁的加固技术方案，以期为桥梁加固提供借鉴。

关键词：大件运输;车辆通行;桥梁加固;技术方案

中图分类号：U445.72    文献标识码：A         文章编号：2096-6903（2019）05-0000-00

0 引言

随着我国经济及基础建设的不断发展，各种超长、超宽、超高、超重大件运输服务正变得越来越频繁，其中特重型大件运输车辆的通行对道路、桥梁结构承载能力提出更高要求。因此如何充分利用现有桥梁进行运输通行成为降低大件运输成本、实现经济效益最大化的关键。

本文依托河南境内驻马店换流站大件运输项目，以其经行路线上的简支梁桥为例，针对特重型大件运输车辆荷载通行要求，研究通行桥梁的加固方法，为同类型大件运输通行桥梁加固及通行过程安全监测提供参考。

1 大件运输车辆通行桥梁承载力的可行性分析

（1）计算力法。在计算与分析大件运输车辆通行桥梁过程中，往往对复杂的桥梁进行结构简化，以获得力学的计算简图和桥梁力学模型，从而确保桥梁加固的可靠性与安全性。此外，在进行大件运输车辆通行桥梁的结构计算时，还需要按照概率法来确定桥梁通行的安全系数，提升桥梁结构的可靠性，同时为桥梁结构承载力保留潜在储备。（2）材料强度。对混凝土材料而言，混凝土结构使用的原材料会随着时间变化而发生改变。因此为了确保桥梁结构使用的安全性，混凝土与钢材等材料设计强度要比强度标准值小。同时为了增强桥梁结构设计的安全性，会保留相应的强度储备。（3）附属结构。在设计大件运输车辆通行桥梁结构的过程中，需要设定附属结构的构造参与受力，为桥梁保留相应的承载力储备。例如某省的高速公路普通桥梁的结构类型属于简支梁桥、连续钢构桥梁以及连续梁桥等混凝土梁式桥，所铺装的钢筋混凝土桥梁具有相应的结构承载能力，混凝土护栏参与主梁抗力能提升整个结构刚度，采用桥而连续构造设计简支桥梁，以改善桥梁工作状态，确保大件车辆在规定范围内超过设定的荷载效应时能够安全通行。可见，桥梁实际承载能力通常超过桥梁设计的承载力，保障了桥梁在受到各种侵扰时，大件运输车辆仍可安全通行。

2 大件运输车辆通行桥梁加固技术方法

2.1选择合适的加固方法

在桥梁加固过程中，根据桥梁技术和加固目的不同，需要选择不同的加固方法，具体可从以下几方面进行分析：（1）桥型不同。根据公路桥梁加固设计的相关规范，对于桥梁不同，所使用的加固方法也不同。例如简支梁桥在使用过程中，通常出现抗弯能力和承载力不足、混凝土出现早期裂缝和梁横向联系不足等问题，在进行加固时，需要采用简支连续方式，对桥梁施加预应力和增加截面，并更换主梁，然后粘贴钢板和纤维复合材料，以提升承载能力。此外，还需做好早期裂缝处理工作，给予耐久性加固，确保车辆安全通行。（2）桥梁跨径。根据我国关于公路桥梁设计通用规范的要求，对于桥梁的跨径选择，按照总长可划分为：特大、大、中和小等4种。（3）桥梁等级。根据公路桥梁技术状况评定标准要求，桥梁技术状况评定可划分为5类，所以加固方法的选择，可根据规定要求进行：1）粘贴复合纤维板加固法与增大截面，提升的桥梁承載力相对较小，适用3类桥梁加固方法。2）4类桥梁加固适用粘贴钢板来提升结构抗弯刚度，以改善桥梁结构的受力状态。3）体外预应力方法将原来的承载力提升到40%，以增加结构的承载力、刚度以及抗裂性通常适用于4类。（4）混凝土强度。原构件的混凝土强度下降，给加固效果带来不利影响。因此按照《公路桥梁加固设计规范》有关规定，对被加固桥梁现场检测结构的混凝土强度做出以下规定：1）增大截面与粘贴钢板。钢筋混凝土的受弯构件大于C20，受压构件大于C15，预应力混凝土构件大于C30。2）体外预应力。被加固构件的混凝土强度等级大于C25。3）使用复合纤维加固板、梁的过程中，混凝土强度等级大于C20。（5）桥下净空与水位。桥梁上下部结构要为水路交通提供同等服务时，除了需要确保桥上的通车需求，还应符合桥下通航与泄洪的需要。并且桥上的交通可绕路行驶，而桥下的船舶无法绕路行驶。因此针对通航和泄洪需要，在进行加固过程中，尽可能选择增大截面法进行加固。

2.2竖向临时支撑加固方法

竖向临时支撑法技术即是利用多点弹性支撑连续梁取代上部结构简支梁，对上部结构控制界面、下部结构和基础受力进行控制，以提升整体承载力。使用桥下增设临时支撑加固方法的目的是缩短桥梁跨径，将原来结构物的受力状态分散到不同结构，改善受力状态，为大件运输车辆安全通行提供保障。如图1所示。

3 工程实例分析

为落实习总书记开发青海省“拳头”资源的重要指示，促进青海海南地区清洁能源示范基地的开发和清洁电力的外送，满足河南负荷发展和新能源配置结构改善的需要，规划建设青海-河南±800 kV特高压直流输电工程，输电规模1000万kW。

驻马店换流站位于河南省驻马店市上蔡县，运输线路全长约为60.00 km。沿线运输共加固桥梁13座，均为空心板桥，跨径为8～20 m范围空心板桥，本次大件运输项目运输通行次数为28次，运输通行时间约为12个月。大件运输特种车辆具体参数及板式车示意图如图2所示。

3.1上部结构加固设计及结构检算

本文以跨径20 m的汾河桥为例，原桥为8～20 m的空心板桥，上部结构设计荷载为汽-20级;挂-100，根据加固前计算结果，本次设计对该桥采用临时支撑的方案进行加固。如图3、图4所示。

加固后正常使用極限状态的验算，见图5、表1：

3.1.1正截面抗弯承载能力验算

结论：按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362-2018）第5.1.2条验算，根据图5计算结果所示，在承载力折减之前结构重要性系数×作用效应的组合设计最大值均小于等于构件承载力设计值，满足规范要求[1]。

3.1.2斜截面抗剪承载能力验算（图6、表2）

结论：按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362-2018）第5.2.12条进行抗剪截面验算，根据图6计算结果所示，在承载力折减之前结构重要性系数×作用效应的组合设计最大值均小于等于构件承载力设计值，满足规范要求[1]。

3.2基底应力验算

对于沿线运输跨径8 m和10 m的桥梁均为浆砌片石扩大基础，个别桥梁台身存在不均匀沉降和台身竖向裂缝，根据大件运输特殊车辆荷载，采用桥梁通8.0及Match cad专用软件对原桥台身及地基承载力进行复核计算，计算结果如表3和图7所示[1]。

对于8 m、10 m跨径的桥梁，桥梁地基承载力和抗滑移均不能满足要求的。采用钢花管注浆加固处理基底应力恢复至原设计承载力后，采用在河心侧清除原地面表土至原基底设计标高后，植入直径22的钢筋浇筑C25混凝土，扩大基础截面的施工方案，减小基底应力满足大件安全运输通行。

4 结语

综上所述，桥梁是交通运输不可缺少一部分，对确保大件运输车辆通行桥梁具有重要意义。因此要想保证大件运输车辆通行桥梁的安全，提升桥梁结构承载能力，相关部门需要根据桥梁运营状态，详细分析大件运输车辆通行桥梁承载力的可行性，基于此选择相应的加固技术进行加固，实现延长桥梁使用寿命的目的。

参考文献

[1]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG 3362-2018）[S].

收稿日期：2019-08-02

作者简介：盛玉利（1982—），男，河南郑州人，硕士，工程师，研究方向：桥梁设计。

Discussion on Strengthening Schemes for Bridges Passing by Heavy Vehicles

SHENG Yuli

（Henan Transportation Science and Technology Research Institute Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan  450006）

Abstract：With the continuous improvement of science， technology and economic development level in China， the demand for large transport vehicles is increasing day by day，and it becomes the key problem that needs to be solved urgently.Bridge is an important part of transportation. In order to ensure the safety of Bridges and the orderly progress of bulk transportation， it is of great significance to reinforce the bridge for bulk transportation vehicles. Based on the feasibility of carrying capacity of large transport vehicle bridge， this paper discusses the reinforcement technology of large transport vehicle bridge，with a view to providing reference for bridge reinforcement.

Keywords：large-scale transportation;vehicle traffic;bridge reinforcement; technical solution