橋梁加固技術(shù)

橋梁加固技術(shù)分析1問題的提出1.1工程概況xx線鄭州xx大橋，其上部結(jié)構(gòu)由71孔40m上承式鋼板梁組成，雙線橋墩，上下行橋面線路均為木枕明橋面，為一鉚接鋼板梁。通過對該橋的實時監(jiān)測結(jié)果表明，提速貨車通過橋梁時，橋梁跨中橫向振動幅值普遍較大。中等跨度鐵路橋梁橫向剛度不足、橫向振動較大已成為普遍現(xiàn)象。通過理論計算與現(xiàn)場實測，認為鐵路上承式鋼板梁橋橫向振幅過大的主要原因之一是梁體本身的橫向剛度不足，當列車以高速通過橋梁時，對橋梁的橫向作用力增大，橋梁的橫向位移過大。該橋鋼材采用16Mnq鋼，兩片主梁中心矩為2m，每片主梁由高3280mm厚12mm的腹板及寬450mm的翼緣板用12mm×12mm的自動焊縫連接組成工字截面。腹板全長達40.6m。翼緣板采用變截面的，在翼緣截面變化處，在構(gòu)造上都考慮了使截面均勻過渡。豎向加勁肋用板條做成，成對地布置在腹板的兩側(cè)。從支點到跨中以間距為：1.3m、1.3m、1.4m、1.3m、1.3m、1.4m、1.3m、1.3m、1.4m、1.3m、1.3m、1.4m、1.3m、1.3m、1.4m分布。1.240m上承式鋼板梁模型的建立腹板采用截面為3280mm×12mm，長40.6m的板單元模型。y方向按豎向加勁肋布置進行剖分，另外在翼緣截面變化處再進行細分，z方向剖分為3塊。上、下翼緣沿y方向采用不同截面的板單元模型。y方向為與腹板連接，剖分形式和腹板相同?？紤]到豎向加勁肋的寬度，x方向剖分為4塊，1塊的寬度為豎向加勁肋的寬度。另外，由于我們把橋面鋪裝平均到主梁的上翼緣板，故上翼緣不同厚度的板單元的密度不同。下翼緣密度相同，等于整個結(jié)構(gòu)的密度。上、下平縱聯(lián)采用truss單元，橫聯(lián)也為truss單元，橫聯(lián)、斜撐采用truss單元，每隔4m一對。豎向加勁肋為板單元，厚度為12mm。本模型由板單元(plate)、桁單元(truss)組成。其中共有節(jié)點1184個；桁單元包括上屏縱聯(lián)桿件61，下平縱聯(lián)桿件46，橫聯(lián)桿件20，共計127；板單元包括腹板222，上、下翼緣592，豎向加勁肋432共計1246。2靜力加固方案研究對于線性靜態(tài)應力分析，我們采用中-活載的換算荷載布置荷載，查中-活載的換算荷載表得：加載長度為40m，跨中的換算荷載為96.1kN/m。根據(jù)有限元分析結(jié)果確定梁的內(nèi)力控制截面，控制截面的選擇必需有代表性，便于分析和計算。撓度控制截面應布置在結(jié)構(gòu)最大撓度處，應變測點應布置在最不利端面的最大受力纖維上。本例為單跨簡支梁，故我們選跨中為控制截面。我們以提高梁體的橫向剛度和自振頻率為目的，對40m上承鋼板梁橋的橫向靜力加固方案和動力模態(tài)進行了較為全面的研究和計算分析。分別對不同的加固方案進行了建模分析，計算出了控制截面處的橫向位移、豎向位移、總位移、構(gòu)件的應力和自振頻率等參數(shù)，進行分析比較，從而選出合理的加固方案。為了提高鋼板梁的橫向剛度，進而提高橋梁的橫向自振頻率，在一定速度下避開共振區(qū)，改善橋梁的橫向動力特性，一個較有效的措施就是提高上、下平縱聯(lián)的抗剪變形能力。因此，可以采取措施加強上、下平縱聯(lián)的連接桿件，用以提高上、下平縱聯(lián)的抗剪能力，增強鋼板梁的橫向剛度。2.1加強上平聯(lián)方案一：將上平聯(lián)的三角連接形式改為交叉連接形式。2.2加強下平聯(lián)方案二：在方案一的基礎(chǔ)上，將下平聯(lián)的橫聯(lián)加密。猛方案三：在方駐案二的基礎(chǔ)上冷，將下平聯(lián)的跌三角連接形式吐改為交叉連接弟形式。民2.3汽樹上平聯(lián)雙倍加丈固朽方案四：在方炎案三的基礎(chǔ)上異，將上平聯(lián)的覆橫桿的截面加共倍。袍方案五：在方群案四的基礎(chǔ)上皮，將上平聯(lián)的爹交叉桿件的截浩面加倍。歌2.4查泉下平聯(lián)雙倍加卡固商方案六：在方樂案五的基礎(chǔ)上駕，將下平聯(lián)的田橫桿的截面加篩倍。堡方案七：在方軌案六的基礎(chǔ)上形，將下平聯(lián)的僅交叉桿件的截內(nèi)面加倍。極2.5貫掃橫聯(lián)雙倍加固依方案八：在方往案七的基礎(chǔ)上株，將橫聯(lián)的交濁叉桿件的截面墾加倍。負3它所加固前后計算海結(jié)果對比甜3.1逼課計算結(jié)果芒表臥3-1連野各方案位移、推內(nèi)力比較備總位移趙(三m)軋水平位移錦(伐m)璃豎向位移同(甚m)鵝弦桿軸向力快(轎N/匙m鞏2傍)厚彎矩斷(房N·m/m)腹Max備Min聽Max戶Min席原結(jié)構(gòu)態(tài)0.0410裝855剖0.0010府9366詳0.0408殼225汁1.59E+謠07挺-2.15E蝴+07姿2258.2互7劫-2462.敞06巖方案一蠅0.0406扒964殺0.0011伴1854當0.0404并324田3.12E+挽07蓋-2.19E顏+07母2246.5箱8售-2490.沈74初方案二為0.0405京559銹0.0011撕1932筋0.0402蠶966紹3.12E+賤07臉-2.18E劫+07移2247.7巧4作-2484.后28絕方案三衛(wèi)0.0402揪051往0.0010軍965懂0.0399府512電3.11E+機07適-2.73E愚+07住2246.6吹1譽-2433.練94你方案四嬌0.0399陸871容0.0011貪0203凝0.0397月327瞧3.11E+挽07說-2.72E家+07卸2240.5框5赴-2445.午53幼方案五泳0.0394艱683炎0.0011臘0496慧0.0392額131撇2.98E+僚07披-2.72E勢+07醒2227.6徹8青-2450.左02現(xiàn)方案六憶0.0392險407膝0.0011灑0404獄0.0389屈899律2.97E+茂07橋-2.05E壞+07屯1782.4那1港-2445.灑17答方案七仔0.0387雖581謎0.0010涼9899窩0.0385書177廳2.96E+城07揀-2.04E端+07拳2227.8的1枝-2434.辦38棍方案八律0.0387上581奔0.0011展6238首0.0385爆187右2.97E+蝴07鉆-2.04E女+07鳥2227.9敵-2595.嫌74廟圖摔3斯-1循水平位移圖拔圖英3負-緞2獅歸豎向位移圖料圖監(jiān)3區(qū)-遼3昨帳總位移圖耽圖始3眾-腸4碎分一階頻率圖鴉表錘3-2職棉各方案自振頻泡率比較菌一階頻率詠二階頻率池三階頻率溉四階頻率沃五階頻率聞原結(jié)構(gòu)息3.3236習5僻4.3275吃7糞8.0607旗3延8.2571弄7激13.170泄90盞方案一鐘3.3704費9娛4.2566犧3視8.0656污5稠8.3560雹6鳴12.962儉40妹方案二剪3.3546薪7族4.2330羨7問7.9976只8.3362時7戒12.893險4吳方案三拌3.3990志1唱4.1762舌8憂8.1834爺6閑8.7839室7掛12.759釋5堅方案四層3.3412巧2推4.1274偏5福8.0641奧1熊8.6120須5揀12.591震方案五華3.2469雁7浩4.0087套3頁7.8362淚1兼8.3661階9卡12.181膛6鼓方案六抱3.2216摟9價3.9717坡9摩7.7252標9樸8.3308子7暈12.077擇1繡方案七污3.1802蠅7赴3.8773殿9為7.5635必8敗8.4234蓮11.817述4犧方案八快3.1325騰5伙3.7975春1認7.4576統(tǒng)1遷8.3280綠8座11.579碼1嗚表斜3-3璃改各方案自振頻肯率增幅比較岸1勤階增幅證2股階增幅變3贊階增幅幟4帝階增幅鉤5慢階增幅答原結(jié)構(gòu)虎0.0000翼00步0.0000尼00滲0.0000泄00支0.0000摩00忘0.0000光00爹方案一縣0.0140順93少-0.016鋸393籍0.0006解10碧0.0119痰76嘴-0.015針830霞方案二循0.0093膛33蛙-0.021給837殃-0.007秤832測0.0095笨80刻-0.021干069們方案三溜0.0226遇74垃-0.034漏960乒0.0152鍬26跌0.0637納99如-0.031機236旺方案四感0.0052桿86潑-0.046當243鬼0.0004嫩19削0.0429養(yǎng)78更-0.044車029窗方案五朋-0.023與071捧-0.073完676灰-0.027鉆854紋0.0132俗03棄-0.075敵113芹方案六揮-0.030河677印-0.082懶212平-0.041撈614鴨0.0089竟26屢-0.083柄047惑方案七辱-0.043敵139浪-0.104桶026姜-0.061婦676億0.0201批32稈-0.102洪764攤方案八煎-0.057踢497少-0.122孩484費-0.074呆822君0.0085旨88栗-0.120焦857塌3.2愿功結(jié)果分析碌從表中的計算鑄結(jié)果可知，通茂過增加聯(lián)結(jié)桿方件數(shù)量來加固受鋼板梁橋，可旁使得鋼板梁橋定的橫向自振頻離率較原結(jié)構(gòu)增稅加，尤其是方占案三，將上、緩下平縱聯(lián)的三輔角形體系都改泛為交叉體系時者，增幅最大。桂由上表計算出帥的各種加固方詢案的自振頻率械進行分析，經(jīng)應過計算比較認徑為：海(豎1)冶妄強聯(lián)結(jié)系一定叮程度上能夠提虜高橋梁橫向自婆振頻率，上、臥下平縱聯(lián)同時泊加固效果較好夕。愛(身2馬)盆泛增大水平連接拍桿件的截面，江鋼板梁橋的橫驢向自振頻率較單原結(jié)構(gòu)減小。悅(旗3童)節(jié)敵增大端橫聯(lián)連歉接桿件的截面累，鋼板梁橋的竄橫向自振頻率叉較原結(jié)構(gòu)減小悟。睜綜合靜力分析雅與動力分析的嶺結(jié)果，我們選灰擇方案三，即樸將上、下平縱擔聯(lián)的連接形式艙由三角形改為款交叉形式，提挖高上、下平縱乏聯(lián)的抗剪變形傍能力，增強鋼升板梁的橫向剛鬧度，同時鋼板躁梁的各階自振扒頻率也較其它撞加固方案有了慢顯著的提高，融說明以上的加遍固方案及計算勾方法是可行的皂，可為舊橋加弊固和新橋設(shè)計剝提供理論依據(jù)迷。4結(jié)論奪通過對上述各法種加固方案進盛行分析計算朵,緞可得出以下結(jié)團論：鋤(脈1)掙隙通過理論計算缸得出的加固前賓原結(jié)構(gòu)橫向第天一自振頻率糕3.每32365腦Hz孫與右xx栽線鄭州現(xiàn)xx品大橋?qū)崪y橫向頁第一自振頻率月基本吻合響,戴說明由板殼單慧元、三維梁單徐元組成的空間男結(jié)構(gòu)模型能較釘真實地反映原忘結(jié)構(gòu)體系。膛(末2歇)定朱通過對上平縱淋聯(lián)及下平縱聯(lián)惠兩種加固方案稅的計算結(jié)果分派析表明角,誼在提高梁體橫級向自振頻率及母橫向剛度方面攻,錯上平縱聯(lián)加固仰優(yōu)于下平縱聯(lián)閥加固。你(日3僅)程裹通過比較上、敲下平縱聯(lián)橫撐返、斜撐雙倍加汁固及上、下平棋縱聯(lián)斜撐雙倍市加固兩種加固赴方案對梁體橫液向自振頻率及慌橫向剛度的影憂響榨,毛可知上、下平嶼縱聯(lián)橫撐對梁零體橫向剛度的腰提高影響甚微石,轎由于橫撐的加宋入增加了梁體栽自重篩,割因而橫撐加固矩不能提高梁體第自振頻率。踏(臣4姜)桌