剛架拱橋加固前后橋梁荷載試驗對比

剛架拱橋加固前后橋梁荷載試驗對比“超載現(xiàn)象”始終是我過拱橋建筑普遍存在的問題,這帶來的直接影響是導致裂縫消失,假如拱橋斜腿與橋面相交處消失裂縫,其后果更加嚴峻。為了精確?????地判定拱橋的靜載荷力量,筆者通過試驗后進行了具體地分析。

一、修理加固方法

在對剛架拱橋病害進行處治之前，首先要進行橋梁檢查，必要時要進行橋梁荷載試驗，以把握結(jié)構(gòu)的技術(shù)狀況和安全狀態(tài)，分析病害的緣由及嚴峻程度，以便從安全、經(jīng)濟、適用等方面綜合考慮是否進行修理加固。實行相應的處治措施，以確保處治得當，施工安全。剛架拱橋的修理加固主要從基礎(chǔ)、斜桿拱腳處、弦桿、橫向聯(lián)系、橋面系等方面進行。

1.橋梁基礎(chǔ)的修理加固

對于基底局部沖空的重力式擴大基礎(chǔ)，應實行圍堰施工，對沖空部分進行混凝土填塞，并增大基礎(chǔ)的平面尺寸，提高基礎(chǔ)的承載力量。在新填混凝土與原基礎(chǔ)間預留壓漿管道，壓注水泥漿使其密實。假如基礎(chǔ)消失裂縫，則應采納環(huán)氧樹脂砂漿予以封堵。

2.斜桿拱腳處橫向裂縫的修理加固方法

因橋臺、墩基礎(chǔ)消失不勻稱沉降，使拱腳處消失的裂縫已基本穩(wěn)定，不再進展?？刹杉{環(huán)氧樹脂灰在其兩面或三面粘貼鋼板的方法進行修理加固，加固時首先將構(gòu)件混凝土鑿毛。

3.弦桿的修理加固

對于弦桿強度不足及開裂的狀況，應對弦桿進行整體加強，弦桿的加固通常可采納黏結(jié)鋼板法、粘貼碳纖維布法、混凝土擴大截面法并適當增加配筋數(shù)量。當弦桿損壞嚴峻時，可在原弦桿下增設(shè)新的弦桿進行加固，該加固法可保證新設(shè)弦桿與原弦桿共同受力，從而提高橋的承載力量。

4.橫向聯(lián)系的修理加固

因剛架拱橋設(shè)計標準低，橫向聯(lián)系薄弱而不能適應交通量或重載交通時，應考慮對全橋的橫向聯(lián)系系統(tǒng)進行整體加固。一方面可實行加大截面法加固橫拉桿和橫系梁，同時還應適當增加全橋的聯(lián)系桿件，如橫系梁。

（1）加大截面法。加大橫系梁、橫拉桿截面，先要進行加筋的焊接處理，要鑿開節(jié)點處的鋼筋愛護層將需要增加的鋼筋按設(shè)計焊接到接點處。采納吊模法澆注砼上，混凝土中應適當摻加膨脹劑。

（2）橫系梁的施工應采納預制安裝即掛籃施工，流水作業(yè)的方法，其重點是濕接頭的施工。濕接頭施工包括接頭鋼筋的焊接和混凝土的澆注兩個方面。接頭鋼筋焊接主要是剛架拱節(jié)點處鋼筋愛護層的鑿除要慎重，既要露出鋼筋便于焊接，更要注意不要鑿的太深、太長，防止損傷桿件。拆模時要對濕接頭砼土準時進行修理和養(yǎng)生，確保接頭砼強度達到設(shè)計標準。

橋面微彎及鋪裝層裂縫破裂的修理加固因微彎板混凝土強度不足而產(chǎn)生的橋面鋪裝層裂縫、破裂，應撤換微彎板和鋪裝層；因橋面鋪裝層、砼強度低而微彎板尚未換壞產(chǎn)生的橋面裂縫可撤換鋪裝層，為適應現(xiàn)今大交通量和重載交通要求，采納鋼纖維鋼筋砼或者聚丙烯纖維剛架混凝土加固橋面系的方法，簡易牢靠，可大幅增加橋面系的整體抗載抗裂力量，效果顯著。設(shè)計時橋面鋪裝層的布筋也要適當增加。

伸縮縫損壞的修理方法設(shè)置簡易伸縮縫裝置及不設(shè)伸縮縫裝置的剛架拱橋已不能適應現(xiàn)在交通安全的需要，因此采納型鋼伸縮縫裝置或鋼板伸縮縫裝置改造剛架拱橋伸縮縫簡便牢靠。特殊是與橋面鋪裝同時改造效果更加明顯，即采納伸縮縫混凝土與鋪裝層砼統(tǒng)一澆注的方法一次成型，不存在斷縫（施工縫），整體性強，嚴整度好，行車舒適。（1）采納型鋼或鋼板伸縮縫裝置改造剛架拱橋伸縮縫時要留意兩點：一是錨固鋼筋的埋置要堅固，不能松動。二是混凝土強度設(shè)計要適當提高并確保現(xiàn)澆砼的質(zhì)量達到設(shè)計標準。（2）如與橋面鋪裝層同時改造時，伸縮縫砼的澆筑應與橋面鋪裝層同時進行，即采納整體澆筑，一次成型工藝施工，先將型鋼或鋼板裝置按設(shè)計標準安裝就位，然后與橋面鋪裝層同時立模，澆筑纖維砼。

二、各類建模與試驗的比較

本次計算討論筆者采納的是ANSYS有限元軟件三種建模方式,先將相關(guān)建模方式所處具體地闡述和比較。

1、荷載建模

模型一,只考慮由拱腿,不考慮橋面板和橋面鋪裝。計算過程中整個拱橋都運用BEAM4單元來模擬,包括了拱橋的剛度和結(jié)構(gòu)都考慮在內(nèi)。其步驟是,先將作用在橋面上的汽車荷載換算成等效的荷載施加到拱肋上,然后建立圖平面桿系模型,計算出相應的單位力作用。

模型二,由拱腿組成的空間桿系模型。同樣使用BEAM4單元進行模擬,此類模擬的重點對象是橫橋向的剛度,拱橋的橋面板是沿橋面橫向傳遞力的一種拱橋面板和單向板的車輛荷載在橋面上的位置則要依據(jù)其際作用的大小而定,這樣和理的支配才會起到作用。

模型三,用BEAM4單元模擬拱腿組成的空間桿系模型。這種模擬方法的對象是拱橋的橋面板,借助于殼單元SHELL63進行仿真模擬。這一過程不需要顧及到橋面鋪裝,這事由于它對荷載橫向分布不會造成影響。

通過以上三種模型進行計算后發(fā)覺,三種模型的試驗計算結(jié)果相差不大,都能比較精確?????地計算出剛架拱橋的影響線系數(shù),將拱橋的荷栽橫向分布系數(shù)誤差掌握到很小

2、荷載試驗

(1)試驗內(nèi)容。依照建筑行業(yè)的相關(guān)規(guī)定以及我國交通部門的試行規(guī)定,加上拱橋的自身特點進行科學的荷載試驗。本次試驗筆者的主要對象是靜載荷試驗,測試的主要對象包括:跨中截面,即斜腿與跨中之間中點的截面;腳截面,即斜腿支座四周截面等位置的應變值。

(2)試驗結(jié)果。依據(jù)被測試的車最終測出的應變值狀況可以得到正應變,接著根據(jù)應變積計算出該截面的彎矩,再依據(jù)彎矩計算出線系數(shù),最終得到的拱橋荷載的橫向分布系數(shù)。各種方法算出的在跨中截面位置的荷載橫向分布系數(shù)與試驗測試結(jié)果。

3、試驗建議

工程技術(shù)人員和檢測人員在進行剛架拱橋荷載橫向分布的相關(guān)計算時,一般狀況都將消失塑性鉸這一現(xiàn)象排解在外,這主要是由于在使用彈性支承連續(xù)梁進行計算時都會過高地估量了橋面板的連續(xù)性,排解消失塑性鉸就是為了彌補這一不足。另外,在實際的試驗計算中要想做到偏心壓力法事非常困難的,這事由于需要假定橫隔梁無限剛性,這個是無法實現(xiàn)的。筆者建議在計算過程中實行推力體系比擬板法,由于這種方法中限元模型把整體作用考慮在內(nèi),因而最終的計算數(shù)據(jù)結(jié)果與實際狀況比較相像。

三、大跨度空間結(jié)構(gòu)相關(guān)技術(shù)

目前在大跨度空間結(jié)構(gòu)中,常用的計算機高架拱橋施工技術(shù)有GPS定位技術(shù)、結(jié)構(gòu)仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)。

1、整體提升法。將網(wǎng)架或桁架在地面拼裝好后利用整體提升法將起重設(shè)備在網(wǎng)架活桁架上面,通過吊桿活鋼絞線與網(wǎng)架活桁架的支座相連逐步升到設(shè)計標志。提升點設(shè)在網(wǎng)架或桁架四周,提升設(shè)備可用千斤頂。

2、高空散裝法。將網(wǎng)架的全部桿件和節(jié)點逐一提升到高空后一次性拼裝完成,此種方法只需要搭建大量的支架。還可以將預先在地面上將網(wǎng)架制作成椎體活平面桁架形式的小拼單元并組成一個穩(wěn)定系統(tǒng),最終將小拼單元按規(guī)定的挨次漸漸延長后拼成整體。

3、高空滑移法。將平面單元分為條段的結(jié)構(gòu)單元后在滑軌上滑移到設(shè)計位置,最終拼接成整體的安裝方法。在第一個拼裝單元拼裝完畢后,將其下落至滑移軌道上,與牽引設(shè)備向前滑移一段距離。再安裝其次個單元,拼好后連同之前的拼裝單元一起向前滑移。

4、分塊安裝法。在單元連接處設(shè)量一些支架,把網(wǎng)架從平面分割成幾個條狀或塊狀單元,每個單元先在地上拼裝好后用起重機吊到高