桥梁附加荷载结构检算及分析

江西正德工程检测有限公司，江西 南昌 330200

1 工程概况

本桥设计荷载等级为：城-A级、人群3.5kN/m2。全桥总长795m，共分为6联，桥跨组合为：（2×30m）+（30m+2×35m+2×30m）+（150m+45m+35m）（主桥）+（2×30m+33m+30m）+（30m+2×35m+32m+30m）+（2×30m）。引桥上部结构为：预应力箱梁，引桥下部结构为：空心薄壁墩，桥台为薄壁式桥台，基础均为桩基础。

现业主要求需要在结构上增加绿化设施，由于原设计未涵盖结构两侧设置绿化设施，因此要对本桥梁进行附加荷载试验，并根据检测结果对桥梁承载力进行分析，是否满足使用及安全性要求［1-2］。

2 检测目的

首先对桥梁的现状进行全面、细致、深入地现场检查并进行评级，对增加绿化设施附加荷载后的结构检算（部分桥段）。

3 桥梁承载能力评定

3.1 计算内容

经现场检测，该桥上部承重结构及下部主体结构状况良好，整体评级为B 级。根据《中心城区桥梁立体绿化设计、施工一体化项目施工方案》选取绿化段为本次计算选取最不利情况，即进行验算［3］。

3.1.1 技术标准

（1）该桥结构设计安全等级为二级，γ0 ＝1.0；（2）因竣工图纸中并未显示桥梁预应力等级，故按A 类预应力构件验算；（3）计算跨径为：29.60m+29.60m（4）桥面系为：0.5m（护栏）+16.0m（行车道）+0.5m（护栏）=17.0m（5）主要用材：主梁：C50 混凝土。预应力钢筋：采用低松弛预应力钢绞线。钢筋：箍筋为B12、B16。

3.1.2 验算荷载取值

（1）恒载

①一期恒载：一期恒载包含主梁材料的实际重量，混凝土容重取26KN/m3

②二期恒载：二期恒载包括桥面铺装层、防撞护栏、栏杆、人行道板。其中：桥面铺装为9cm 沥青砼（24KN/m3）、防撞护栏：10kN/m、人行道板为8cm 厚预制混凝土板，人行道铺装为2cm 砂浆+2cm 广场地砖；③后期挂花荷载：3.25 kN/m

（2）预应力：全桥预应力钢束张拉控制应力为1395MPa，预埋塑料波纹管及真空压浆工艺，μ ＝0.15，k ＝0.0015

（3）活载：计算荷载：城-A 级，考虑汽车的偏载效应，取偏载系数为1.15。人群荷载按3.5KN/m2取用。

（4）支座沉降：支点不均匀沉降1cm，考虑支座间沉降的组合。

（5）温度力：①箱梁截面上缘与下缘温度及梯度的变化参照规范《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）取用。根据沥青的铺装厚度内插。升温：T1=14.0℃，T2=5.5℃，降温：T1=7℃，T2=-2.75℃；②体系整体升温20℃；体系整体降温20℃。

3.2 计算方法

3.2.1 计算模型

桥梁静力计算依据桥梁施工流程划分与结构计算阶段，根据荷载组合内容的规定进行应力、内力、主梁极限承载力建模计算，核验主梁极限承载力及整体刚度、结构在正常工作时应力能否满足规范要求。总体计算采用Midas civil 2015 软件，计算模型见图3 所示。

图3 结构计算模型

3.3 承载能力极限状态检算

参照相关规范规定：配筋混凝土桥梁承载能力极限状态，需满足下式要求：

3.3.1 正截面抗弯承载力极限状态验算

根据上述承载能力极限状态判别式及评定原则，对绿化施工前后箱梁分别进行验算。

正截面抗弯承载力极限状态检算结果见表3 所示。

表3 正截面抗弯承载力检算结果（kN·m）

根据上述可知，本桥正截面抗弯承载能力均满足城市A 级及人群荷载3.5kN/m2的计算要求。

3.3.2 斜截面抗剪承载力极限状态检算

根据上述承载能力极限状态判别式及评定原则，对绿化施工前后箱梁分别进行验算。

斜截面抗剪承载力极限状态/主梁最不利剪力组合效应检算结果见表4 所示。

表4 斜截面抗剪承载力检算结果（kN）

根据以上表示，该桥斜截面抗剪承载力均满足城-A 级及人群荷载3.5kN/m2的强度要求。

3.4 正常使用极限状态检算

3.4.1 应力验算

（1）混凝土抗裂验算

依据相关规定：

①正截面抗裂应对构件正截面混凝土的拉应力进行核验，并应符合下列规定：

A 类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下：

但在荷载长期效应组合下

②斜截面抗裂应对构件斜截面混凝土的主拉应力进行验算，并应符合下列规定：

A 类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下

预制构件 σst-σpc≤0.7ftk

①正截面抗裂验算

该桥混凝土箱梁以A 类预应力混凝土构件进行抗裂验算，受力最不利主梁正截面抗裂验算结果汇总见表5。

表5 正截面法向拉应力检算结果汇总表

②斜截面抗裂验算

该桥主梁按A 类预应力混凝土构件进行抗裂验算，受力最不利主梁斜截面抗裂验算结果汇总见表6。

表6 斜截面主拉应力检算结果汇总表

由上表可知，该桥混凝土的抗裂计算结果均满足城-A 级及人群荷载3.5kN/m2的使用要求。

（2）混凝土压应力验算

依据相关规范规定：

①使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的压应力，应符合下列规定：

受压区混凝土的最大压应力

②混凝土的主压应力应符合下式规定

该桥梁按A 类预应力混凝土构件，即未开裂构件进行验算后，受力最不利主梁验算结果汇总见表7～表8。

表7 正截面法向压应力验算结果

表8 斜截面主压应力验算结果

由上表可知，该桥混凝土的法向应力、主应力计算结果均满足城-A 级及人群荷载3.5kN/m2的使用要求。

3.4.2 刚度检算

挠度限值fL按照相关规范规定取用，具体见下述说明。

该桥挠度验算结果见表9 所示。

表9 挠度检算结果表

由上表可以看出，该桥刚度计算结果均满足城-A 级及人群荷载3.5kN/m2的使用要求。

4 结论

根据《中心城区桥梁立体绿化设计、施工一体化项目施工方案》飞龙岛大桥绿化段为。本次计算选取最不利情况的承载能力极限状态斜截面强度、承载能力极限状态斜截面强度、承载能力极限状态正截面强度、结构刚度、正常使用状态截面主应力的计算结果均满足城市A 级及人群荷载3.5kN/m2的工作要求。