钢管混凝土拱桥新增吊杆加固设计.pdf

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1、世界桥梁２０１６年第４４卷第５期（总第１８３期）８３钢管混凝土拱桥新增吊杆加固设计１１２１陈建兵，熊秉贤，李夏元，包光明（１畅苏州科技大学土木工程学院，江苏苏州２１５０１１；２畅东南大学交通学院，江苏南京２１００９６）摘要：为改善吊杆承载能力及提升桥梁运营服务能力，以某跨径７２m的下承式钢管混凝土系杆拱桥为背景，采用新增吊杆法对该系杆拱桥吊杆进行加固。按照新增吊杆总拉力为原桥恒载１５％～２０％的原则进行加固设计，经对比分析，各新增吊杆张拉控制值为１６０kN，总拉力约为该桥结构恒载的１７畅６％；在拱脚端间和各

2、旧吊杆节间增设１根新吊杆，全桥共新增吊杆２８根，新增吊杆采用JL３２型精轧螺纹钢筋，其下端通过２个平行吊板与外径８００mm的钢管系杆连接，上端穿越拱肋钻孔、锚固于拱肋上缘焊接的锚箱内；经仿真计算得到在结构恒载作用下新增吊杆可分担原吊杆１２畅５％的荷载，符合设计原则。采用新增吊杆加固法来维持或提高吊杆承载能力是可行的。关键词：系杆拱桥；新增吊杆法；加固设计；有限元法；吊杆力中图分类号：U４４８畅２２５；U４４５畅７２文献标志码：A文章编号：１６７１－７７６７（２０１６）０５－００８３－０６1引言中、下承式钢管

3、混凝土拱桥桥型优美、轻盈，是［１］近年来桥梁建设中发展较快的桥型。在中、下承式钢管混凝土拱桥中，吊杆属于重要的受力构件。在桥梁运营阶段，吊杆受力波动较大，且常年处于振动状态，加上雨、雪等自然因素对吊杆钢索、锚具、防护套等的侵蚀作用，可能会导致吊杆损伤或破断。为保证桥梁的正常运营，在桥梁运营若干年后需要［２‐３］对吊杆进行更换。对于柔性吊杆结构可采用临图1某下承式钢管混凝土系杆拱桥s时支架法、临时吊杆法及临时兜吊法进行吊杆更为７１５畅２４）高强度低松弛预应力钢绞线，矱钢绞线［４‐５］b换，而对于刚性吊杆采用这

4、３种方法进行更换则Ry＝１８６０MPa，张拉控制应力con＝１３９５MPa；拱较困难，特别是锚具被密封在拱肋和系杆内的吊杆肋与系杆钢管内填充C４０微膨胀混凝土。全桥共则更困难。针对某下承式系杆拱桥吊杆加固工程实设２６根吊杆，顺桥向拱脚处的端节间距为６m，其［６‐９］践，提出用新增吊杆法加固系杆拱桥结构，采用余吊杆节间距为５m，吊杆采用１８０mm圆形无缝s有限元法模拟加固前后原吊杆力变化情况，以了解钢管，壁厚１４mm，每根吊杆内设１束１０１５畅２４高b加固效果。强度低松弛预应力钢绞线，钢绞线Ry＝１８６０MP

5、a，张拉控制应力con＝１２００MPa，钢管内填充C３０细2工程概况粒式混凝土，吊杆上、下节点形式如图２所示。全桥某桥建成于１９９８年，桥梁全长１６９畅２２m，桥宽共设３０根预应力混凝土横梁，横梁分３段预制安装３２m，其主桥为跨径７２m的下承式钢管混凝土系完成，接头设于与系杆连接处，形成弹性固结形式，杆拱桥（见图１）。该桥原设计荷载为汽车－２０级，横梁全长３１畅９m。２挂车－１００级，人群－３畅５kN／m。该桥钢管混凝土拱肋矢跨比f／L＝１／５，两拱肋3新增吊杆加固设计横向间距１７m，拱肋采用１４００mm钢

6、管，钢管壁3畅1加固设计方案矱厚１４mm，拱肋间设３道“一”字形风撑。系杆采用根据前期检测报告的评估结果，该桥的整体性８００mm圆形钢管，壁厚１０mm，内设１２束（每束能及拱矱肋、系杆、吊杆等构件运营状态均较好。但由收稿日期：２０１５－１１－１９作者简介：陈建兵（１９６８－），男，教授，１９９４年毕业于东北林业大学道路与桥梁专业，工学学士（E‐mail：szctt２００９＠１６３畅com）。８４世界桥梁２０１６，４４（５）作。新增吊杆下端通过钢板吊板与系杆连接，上端穿过拱肋上４０m矱m孔经张拉锚固连接。新增

7、吊杆构造如图４所示。图2吊杆上、下节点形式于该桥位于城区交通主干道上，原设计荷载已不能满足交通流量增长的要求。鉴于该桥运营多年，为确保使用安全以及满足现有交通流量的要求，对其吊杆进行更换或加固处理。原吊杆外套钢管与主拱肋和系杆是焊接成一体的，为受压状态，无焊缝开裂的可能性。原吊杆与外套管间完全被混凝土充盈固结，上、下锚头原结构复杂，并被固结密封在系杆和拱肋钢管内。因此，可以判断原有吊杆没有锈蚀及损坏现象，无需更换吊杆。图4新增吊杆构造［１０］为保持和提高桥梁承载能力，采用了可提高上锚箱及垫板均采用厚２６mm

8、的Q２３５型钢桥梁吊杆承载能力的“新增吊杆法”进行加固。该方板，在锚箱焊接时应根据各吊杆锚箱底口斜面角度法在原有吊杆间增加新吊杆，使新增吊杆成为辅助分别制作。锚箱与拱肋采用二氧化碳气体保护焊原吊杆受力的构件，以提高原吊杆的安全性。接，锚箱内注入抗压强度不低于４０MPa的粘钢胶3畅2结构设计体，并设置钢垫板作为JL３２钢筋锚具下的锚垫板，由于新增吊杆仅起到辅助原吊杆受力作用，因其上锚结构如图５所示。上锚箱及新增吊杆