特殊荷载作用条件下某桥承载能力验算

特殊荷载作用条件下某桥承载能力验算

摘要：本文结合笔者实践积累的经验，结合工程实例对特殊荷载作用条件下某桥的承载能力做一过程验算，期望对同行有借鉴作用，对论述不到之处欢迎大方之家不惜赐教。

关键词：特殊荷载、桥梁、验算要求、结构、应力、计算、承载能力验算

一、概况

为确保某大桥主跨安全通行195t超限特种车辆,对该桥承载力进行了验算、分析与评估。计算分析结果表明,桥梁结构理论承载力满足特种车通行需求。部分方法和结论可供同类桥梁参考。

1、验算要求

在特殊荷载作用条件下，依据竣工图，验算某高速公路某大桥主跨结构承载能力是否满足规范要求。特殊荷载示意及技术参数如下：

（1）牵引车挂车＋容器＝48＋147＝195吨；

（2）牵引车共3轴，轴距分别为：3.65m、1.6m，含压载前轴重13.9吨、双后轴重13.9吨；

（3）挂车共11轴，轴距为：1.6m；

（4）挂车横宽3m，横向共8个车轮；

2、检算桥梁结构概况

某大桥主桥桥跨结构型式为：（56＋3-100＋56m）五跨预应力混凝土变截面连续箱梁，采用纵向、横向、竖向三向预应力体系，单箱单室箱形截面，斜式腹板，两半幅分离设置。箱梁根部梁高5.8m，跨中梁高2.5m，梁高按二次抛物线变化。半幅桥面全宽16.7m，行车道净宽15.25m。主桥连续箱梁采用挂篮悬臂现浇法施工。

二、某大桥主桥承载能力及应力计算

1、结构计算概况

桥跨结构计算分析采用《桥梁博士（3.0版）》计算机软件。

根据悬臂施工的节段，将五跨连续梁结构划分为140个梁单元，建立如图-1所示的计算模型，各单元的划分同施工节段划分一致。

边跨1

次边跨1

中跨

次边跨2

边跨2

图-1五跨连续梁计算模型图

结合已经成桥的状态和验算目的，考虑施工工艺、顺序和结构体系的转换情况，划分施工阶段进行计算。特殊荷载作用条件下的结构计算考虑：自重、预应力、收缩、徐变、温度、二期恒载、支座不均匀沉降和特殊荷载等作用效应。计算假定桥面只通行特殊荷载车辆，且特殊荷载在桥面横向中央缓慢通行。特殊荷载作用的分项系数选为1.4。

2、桥跨结构关键截面的抗弯、抗剪承载能力计算结果

经计算，桥跨结构各关键截面的抗弯承载能力计算结果列于表2-1中。

表2－1 桥跨结构各关键截面的抗弯承载能力计算结果

图-2五跨连续梁计算最大、最小抗力及抗力对应的内力图

经计算，桥跨结构各关键截面的剪力计算结果如下：

主梁中墩处计算剪力Qj=27566kN＜[Qj]=42473kN

主梁边墩处计算剪力Qj=26925kN＜[Qj]= 42473kN

主梁次中墩处计算剪力Qj=4276kN＜[Qj]=18255kN

主梁截面抗剪均能满足规范要求。

3、桥跨结构关键截面的混凝土应力计算结果

经计算，桥跨结构各关键截面的混凝土应力计算结果列于表－2中。

表－2 桥跨结构各关键截面的混凝土应力计算结果

4、梁部横向验算

梁部横向验算将箱梁横向视为框架结构，在跨中梁段截取单位宽度进行分析。在计算模型中，将单宽箱梁横向离散为38个单元，38个节点（不含支撑单元）。边界条件假定为三腹板中心处的弹性简支，并进一步将该体系简化为刚性简支结构。

计算结果表明，在特殊荷载组合情况下，箱梁最大正应力（11单元左截面）为4.07MPa，最大主拉应力（11单元左截面）-0.19MPa，未产生裂缝；满足规范要求。

经过分析可知：特殊荷载虽总重达195t，但最重单轴仅13.93t，小于桥规汽车荷载单轴重。且特殊荷载仅为一辆车布置在四车道跨中，箱梁横向可不进行检算。

5、验算结论及特殊荷载通行技术要求

桥跨结构各关键截面的抗弯承载能力计算结果表明，通行特殊特载时，桥跨结构截面抗弯承载能力满足规范要求。桥跨结构各关键截面的应力计算结果表明，通行特殊特载时，桥跨结构截面各处的应力水平满足规范要求。所以，根据竣工图和设计规范，该大桥主桥桥跨结构满足特殊荷载通行的需要。

参考文献：

（1）《公路工程技术标准（JTG B01-2003）》；

（2）《公路桥涵设计通用规范（JTJ 021－89）》；

（3）《公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）》；

（4）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ 024－85）》；（5）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）》。注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。