增设钢箱梁法加固连续梁桥的应用研究

郭 宏，徐小信

(江西省交通工程质量监督站试验检测中心，江西 南昌 330096)

1 桥梁概述

预应力连续梁位于深圳福田通道桥项目，其跨径组成为(20.06+28.59+28.5+28.39+20)=125.54 m，主梁采用单箱单室箱梁，梁高为1.0～1.40 m，中跨梁高均为1.4 m，两边跨梁高由1.4～1.0 m。主梁采用40#混凝土，按A类预应力构件设计。

根据该桥2017年静载试验报告可知，该桥跨中断面C刚度和强度均不满足设计要求，其余截面强度、刚度满足设计要求，但是安全储备较小，试验桥跨结构的部分测试指标不满足规范要求，测试截面的受力性能不满足设计荷载(汽车-超20级)要求。因此，有必要对该桥进行加固处治。

2 增设钢箱梁加固方案

连续梁桥常见的加固方法有：粘贴碳纤维布加固、粘贴钢板加固、外包混凝土加固、预应力加固法等。本文提出了一种增设钢箱梁加固的方案，原理在于刚度大的结构会分担更多的活载，因此通过两边增设钢箱梁，利用钢箱梁的强的刚度，达到替原结构分担活载的作用。

根据以上结论，加固设计如下：下部增设直径0.8 m混凝土独柱墩接直径1.0 m的桩基础，桩长35.0 m，减小原预应力混凝土连续箱梁的活载效应，从而使得其应力、强度、刚度等指标效应值小于容许值。

3 加固计算

3.1 原桥梁现状的模型模拟

根据《公路桥梁承载能力评定规程》(JTG/T J21-2011)第6.2.3条及条文说明，以该桥静载试验报告中挠度指标为目标，混凝土截面折减、钢筋截面折减及材料状况以该桥外观检查及实体检测报告为依据，通过反演计算(调整有效预应力、截面刚度等)推定桥梁的现状。

通过MIDAS/Civil 2017建立梁格有限元模型，约束按实际状况施加，荷载与静载试验保持一致，验算模型及主要验算结论如图1所示。

图1 有限元模型

选取跨中断面C断面作为目标断面，工况3满载时C截面主要挠度测点实测挠度如下。

表1 满载时C截面主要挠度测点的相关信息

通过改变梁格模型的参数(有效预应力、截面刚度等)进行试算，调整梁格计算模型挠度，使其与实测挠度基本一致。满载时，梁格模型挠度如图2所示。

图2 C断面处满载时梁格模型挠度图/mm

根据静载试验报告，满载时C截面的挠度如下：偏载侧8.53 mm，非偏载侧2.42 mm；根据梁格计算模型偏载侧8.8 mm，非偏载侧0.8 mm。可见，计算模型挠度与实测挠度基本一致。

3.2 计算结果

采用MIDAS/Civil 2017建立加固模型，混凝土箱梁的各项参数按照上述推定的参数，用以反应预应力混凝土箱梁的实际状况。

图3 加固MIDAS/Civil 2017模型

图4 单元及边界条件

过计算，结果如表2、表3所示。

表2 恒载作用下加固前后对比表

表3 活载作用下加固前后对比表

有以上数据可知，增设钢箱梁后，混凝土箱梁的应力指标，挠度指标等均满足现行规范的规定，且钢箱梁的应力较小，有较大的富裕度。但是钢箱梁对恒载没有起分担作用，只在活载作用下分担一定荷载，分担比例约40%。

4 结 论

通过对比桥梁加固前后，预应力混凝土箱梁的应力、变形等表明，采用钢箱梁加固对预应力混凝土箱梁受力有明显改善。达到了加固的目的，增设钢箱梁法加固切实可行，为类似加固工程提供参考依据。