开封市农村公路管理处 河南开封 475000
摘要：中小跨径装配式钢筋混凝土简支板桥在公路桥梁建设上的应用最为广泛，本文通过对此类桥组合梁法加固设计的要点分析，可为同类型桥梁加固提供有益参考。
关键词：装配式板桥；单板受力；组合梁；加固
Prefabricated reinforced concrete simply supported slab bridge strengthening design method of composite beams points briefly
Linli
(1.Highway Administrative Bureau Of Kaifeng City, Henan, Kaifeng, 475000)
[Abstract]: The medium and small span prefabricated reinforced concrete simply supported slab most widely application in highway bridge construction, this article through to the point of this kind of bridge strengthening design method of composite beams analysis, can provide beneficial reference for the same type bridge reinforcement.
[key words] : The precast slab; Solvating; Composite beams; strengthening
1 引言
桥梁装配式上部构造是公路桥梁上部结构经常采用的结构形式，此结构形式及施工工艺具有节省施工器材、改善施工条件、加快施工进度、便于工厂化生产、降低施工成本等特点。钢筋混凝土装配式简支板桥（以下简称装配式板桥）按其横截面形式主要分为实心板和空心板，通常每块预制板宽为1.0-1.4m，实心板的跨径范围为1．5-8．Om，钢筋混凝土空心板的跨径范围为6—13m；而预应力混凝土空心板的跨径范围为8-16m。80年代中后期，装配式板桥在一般公路，甚至高等级公路和城市道路中被广泛采用，直至目前仍为我国中小跨径公路桥梁首选上部结构形式，因此研究其加固设计、延长其使用寿命具有现实意义。
2 装配式板桥结构性病害分析
装配式板桥实质是由多块预制的板条，通过板间企口缝填入混凝土拼接而成，从结构受力上分析，在荷载作用下，它不是双向受力的整体宽板，而是一系列单向受力的窄板式梁，板与板之间借铰缝传递剪力而共同受力，对每块窄板而言，主要沿跨径方向承受弯曲和扭转。由于其结构性特点，通过长期行车作用，久而久之铰接梁、板的铰缝会产生疲劳损坏，导致剪力不能有效传递，从而形成单板受力。
大家知道，车道荷载由于其横桥向作用位置的不确定性，每块板体的受力一般通过荷载横向分布方法进行实用计算，跨中采用铰接板梁法理论计算，支点采用杠杆法计算，斜交板考虑角度对荷载横向分布的影响。荷载横向分布系数m与车辆没有关系，只与桥梁本身的结构特性有关，具体来说与桥梁结构的横向联接刚度有着密切关系，横向联接刚度愈大，荷载横向分布程度愈显著，各主梁的负担也愈趋均匀。桥体一旦出现单板受力，铰接板梁法理论计算假定条件已不成立，跨中荷载的横向分布系数m实际已成为按杠杆法理论计算的结果，故其实际板体跨中内力（弯矩）将会比设计板体跨中控制内力（弯矩）增加一倍左右，意味着板体承载大幅增加，出现承载力隐患。另外出现单板受力后，车辆荷载作用下，受荷单板板体挠度不仅会比原设计挠度增加很多，且相邻非受荷板体挠度将趋于0，形成变形不协调，从而加速了板间铰缝的剪切破坏，其外观病害表现为桥面混凝土铺装被剪断，形成纵向裂缝。
综上所述：单板受力作为装配式板桥所固有的结构性病害，对桥梁结构安全的危害极大，如不及时修复，承重板体将会长期处于超设计荷载使用中，轻则造成承重板体裂缝，重则产生断板等严重病害，大幅缩短桥梁使用寿命，并严重危及桥梁通行安全，必须引起高度重视。
3 组合梁法加固设计要点
组合梁法加固（又称桥面补强加固法)是通过在桥面板（主梁顶面）加铺一层钢筋混凝土层，使其与原有结构形成整体，达到增大梁板有效高度和受压截面，增加桥面整体刚度，即形成组合梁共同受力，从而提高桥梁承载能力的一种加固方法，特别适合于装配式板桥出现上述病害即铰接梁、板的铰缝不能有效传力，单板受力，板体整体性变差时的加固。
3.1力学特点
采用桥面补强层法加固时，加强板间横向联接，提高板体整体性，形成组合梁结构是加固设计的关键，加固结构属二次受力结构，加固前原结构已经受力，补强层在加固后并不立即受力，而只有在新增荷载下，即第二次加载情况下才开始受力。形成的加固构件即组合梁（板），也就具有组合构件分阶段受力的特点，相应具有“受拉钢筋应力超前”、“后浇混凝土受压应变滞后”和“荷载预应力”等力学特征。补强层与原有梁（板）的结合面处于复合应力状态。结合面可传递压力，对于剪力和拉力，由于结合面混凝土所具有的抗剪和抗拉能力弱，易于出现裂缝。
3.2 设计计算
3.2.1内力设计值计算
补强层厚度不大，在补强层施工阶段原结构仅承受本身自重及补强层的重力，可不进行强度计算。在形成组合结构后，除承受自重外，还应计入可变荷载作用。
弯矩设计值按下式计算：
3.2.2 正截面和斜截面承载能力极限状态计算
组合梁（板）的承载力试验表明：结合面符合构造要求的组合梁与相同截面一次整体浇筑梁的承载力是非常接近或相等的。
3.2.3 结合面受剪承载能力极限状态计算
结合面抗剪承载力应满足下列要求：
V/bho ≤0.45MPa
3.2.4 承载能力折减
计算加固结构承载能力时，还应考虑原结构的状况对上述计算结果予以折减。
3.2.5 构造要求
铰缝处理、界面构造、原构件混凝土表面处理设计必须符合规范要求，以使新加混凝土与原构件混凝土变形协调、共同受力。
6 结语
在装配式板桥加固设计中，其中增加桥面现浇层厚度所带来的自重增加似为困扰加固设计的一个头疼问题，实际无需过于担心。对于上部板体（去除原铺装层或现浇层厚度后）增加20-50 mm现浇层厚度按原设计荷载标准以组合梁验算完全可以通过。而对于老桥地基容许承载力可按原有承载力的1.25-1.5倍验算，也完全可以通过（JTG D63-2007《公路桥涵地基与基础设计规范》第3.3.6条）。甚至可提高设计荷载等级来进行验算，以求得桥梁加固后理论承载富余度，以后会将此方面研究和实践成果整理分享。
参考文献：
[1]JTG D60-2004, 公路桥涵设计通用规范
[2]JTG D62-2012，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范。
[3]JTG/T J22-2008，公路桥梁加固设计规范
[4]JTG D63-2007，公路桥涵地基与基础设计规范
[5]姚玲森.桥梁工程，北京：人民交通出版社，2008
论文作者:林立
论文发表刊物:《防护工程》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/21
标签：板桥论文; 荷载论文; 组合论文; 受力论文; 结构论文; 桥梁论文; 单板论文; 《防护工程》2017年第18期论文;