剛架拱橋的受力分析及加固方案

Word版本，下載可自由編輯剛架拱橋的受力分析及加固方案一、工程概況

某三孔18米鋼筋混凝土剛架拱橋，矢跨比為1/8；下部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土橋墩、石砌重力式U型橋臺(tái)；橋面結(jié)構(gòu)由預(yù)制微彎板、現(xiàn)澆混凝土填平層及橋面鋪裝組成，剛架拱片由上弦桿及實(shí)腹段組成。該橋橋面板在近期例行檢查中發(fā)覺(jué)縱向及橫向微裂縫，以橫向裂縫為最多。在第三孔逼近橋墩位置處，橋面板浮現(xiàn)局部沉陷。

二、設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：

1.馬路等級(jí)：山嶺重丘一級(jí)

2.設(shè)計(jì)荷載：汽車(chē)－超20級(jí)，掛車(chē)－120。

3.地震基本裂度：Ⅵ度

4.橋梁全寬：17.60米

三、主要材料：

1.混凝土：

35＃：拱片現(xiàn)澆接頭。

30＃：預(yù)制拱片、微彎板、懸臂板、現(xiàn)澆填平層及橋面鋪裝。

25＃：橋墩、橋臺(tái)背墻、拱座，欄桿、防撞欄、平安帶。

20＃：橋墩基礎(chǔ)。

2.鋼筋：

主筋：Ⅱ級(jí)鋼筋；

其它：Ⅰ級(jí)鋼筋；

鋼材：A3鋼

3.承臺(tái)、墩身、橋臺(tái)、護(hù)欄、搭板為30號(hào)混凝土。

四、結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

1、上部結(jié)構(gòu)驗(yàn)算狀況

采納空間梁?jiǎn)卧桶鍐卧?，?duì)剛架拱片舉行了計(jì)算分析，計(jì)算模型如下：

圖一拱片受力分析模型

按三個(gè)機(jī)動(dòng)車(chē)道舉行布載，考慮了車(chē)道折減系數(shù)和汽車(chē)荷載作用沖擊系數(shù)。經(jīng)計(jì)算，在汽車(chē)荷載作用下，跨中產(chǎn)生的最大豎向位移為5.5毫米，在掛車(chē)荷載作用下，跨中產(chǎn)生的最大豎向位移為6.0毫米。均小于1/800L,結(jié)構(gòu)剛度滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。最大負(fù)彎矩發(fā)生在拱腿軸線與拱片軸線的交點(diǎn)處，汽車(chē)荷載作用下，上緣最大負(fù)彎矩為16.6噸·米。掛車(chē)荷載作用下，上緣最大負(fù)彎矩為21.4噸·米?？紤]此點(diǎn)彎矩的不真切性，由于在建立模型時(shí)，拱腿、拱片的軸線交于一點(diǎn)，而實(shí)際上，拱腿與拱片的相交區(qū)域，有一個(gè)很長(zhǎng)的變化段。為考慮彎矩的折減系數(shù)，建立塊體單元模型與梁?jiǎn)卧Ｐ蛯?duì)此點(diǎn)彎矩舉行比較，求得彎矩折減系數(shù)為0.4。折減后，汽車(chē)荷載作用下，負(fù)彎矩為6.6噸·米，掛車(chē)荷載作用下，負(fù)彎矩為8.6噸·米。而拱片在此處的厚度為81.2厘米，上緣的配筋為4根Φ16鋼筋。如不考慮橋面鋪裝與微彎板的作用，剛架拱片的極限承載力為14.2噸·米。據(jù)此可推斷，在汽車(chē)、掛車(chē)荷載作用下，剛架拱片負(fù)彎矩區(qū)極限承載力滿足規(guī)范要求。對(duì)于正彎矩區(qū)段，拱片配筋較多，而彎矩較小，拱片平安儲(chǔ)備較大。拱片間的橫隔板，受力較小，配筋滿足要求。拱腿受力，在汽車(chē)荷載作用下，最大軸力為76.4噸，彎矩為0.9噸·米。在掛車(chē)荷載作用下，最大軸力為93.4噸，彎矩為9.9噸·米。按偏心受壓構(gòu)件舉行計(jì)算，拱腿配筋滿足規(guī)范要求。采納板單元和實(shí)體單元對(duì)微彎板與橋面板舉行計(jì)算分析，結(jié)果表明，配筋均顯不足。

2、下部結(jié)構(gòu)驗(yàn)算狀況

在恒載，恒載+汽車(chē)，恒載+掛車(chē)作用下，各支撐受力狀況見(jiàn)下表。

由上可知，在汽車(chē)與掛車(chē)荷載作用下，個(gè)別弦桿存在脫空現(xiàn)象。

在各種荷載作用情況下，橋臺(tái)最不利受力狀況見(jiàn)下表。

臺(tái)后土壓力的計(jì)算，按臺(tái)后填土為中砂舉行計(jì)算。容重取1.9t/m3，內(nèi)摩擦角取為36度。由此舉行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明橋臺(tái)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。橋墩的計(jì)算，分兩種布載狀況舉行，一種是一孔布掛車(chē)荷載，另一孔空載。另一種是一孔布汽車(chē)荷載，另一孔空載。計(jì)算結(jié)果如下，僅列出最不利受力狀況：

橋墩、橋臺(tái)穩(wěn)定、應(yīng)力驗(yàn)算表

計(jì)算中發(fā)覺(jué)，在上述布載狀況下，橋墩基底應(yīng)力均是一側(cè)浮現(xiàn)拉應(yīng)力?？紤]到基底不能承受拉應(yīng)力的狀況，按基底應(yīng)力重分布舉行重新計(jì)算，求得最大基底應(yīng)力，如上表中數(shù)值所示。經(jīng)與地質(zhì)資料舉行對(duì)照，結(jié)果表明，橋墩、橋臺(tái)抗滑、抗傾覆、基底應(yīng)力均滿足規(guī)范要求。

五、分析

拱片在汽車(chē)荷載和掛車(chē)荷載作用下，強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。而微彎板跨度較大，跨中板厚較薄，橋面板縱、橫向配筋不足，橋面板與微彎板銜接不良是導(dǎo)致一系列裂縫浮現(xiàn)的主要緣由。而下部結(jié)構(gòu)，均