空心板旧桥加宽影响分析

空心板旧桥加宽影响分析

杨亮

杨亮

中国市政工程西南设计研究总院有限公司

摘要：本文基于不同加宽方案对新旧桥空心板梁横向分布系数进行了计算，计算结果表明增加新梁截面刚度可有效降低旧梁横向分布系数。建议采用移旧桥边梁为新桥边梁并且提高新增空心板梁刚度的加宽方案。

关键词：桥梁加宽；简支空心板桥；横向分布系数；新旧桥对比

昆明市虾坝河改造项目中某现状空心板桥因道路改造需进行横向加宽，在加宽方式选择上，本文进行加宽前后横向分布系数的对比分析。

选取的空心板桥是虾坝河上的一座斜交空心板桥，斜交角105°。上部结构采用2孔13m预应力混凝土空心板，简支结构，桥长32.08m。下部采用盖梁柱式墩，桩柱式桥台，钻孔灌注桩基础。设计荷载为公路-I级,上部结构采用11块空心板。桥梁加宽后荷载等级为公路I级，共计19块空心板。

1计算方法

根据桥梁的结构特点，选用G-M修正法对加宽前后桥梁的横向分布系数进行计算。

对于由主梁、连续的桥面板和多横隔梁组成的梁桥，当（）/(为桥梁斜跨，为桥宽，为斜交角)时，将其简化为一块矩形的平板，作为弹性薄板按古典弹性理论进行分析，即所谓比拟正交异性板法或称G-M法。将由正桥计算求得的横向分布系数，用修正系数进行修正，从而得到斜桥的横向分布系数，即为G-M修正法[2]。具体做法如下：

1)以斜跨长为正桥的计算跨径，用G-M法计算中梁和边梁的横向分布系数。

2)假定斜梁桥为各向异性平行四边形板，可计算出抗弯刚度比为

抗扭参数为

参数为

式中，分别为纵桥向和横桥向单位宽度的抗弯刚度；分别为纵桥向和横桥向单位宽度的抗扭刚度；E，G分别为弹性模量和剪切弹性模量；a，b分别为垂直自由边方向的桥宽及斜跨长。

3)根据以上的a，k，b和斜交角q(这里用桥梁轴线和支承线的夹角表示)，查表可得出修正系数k，用K乘以正桥的横向分布系数即可得到斜梁桥的横向分布系数。

2横向分布系数

2．1旧桥

为了进行加宽前后新旧梁的对比，以便为桥梁加宽时旧梁是否需加固提供依据，需要对旧桥的横向分布系数进行计算分析。本文所指的旧梁是加宽后，加宽桥中原有的旧桥的梁；新梁指桥梁加宽新增的梁。横向分布计算结果见表1。

2.2加宽后桥梁

为了研究何种加宽方式最合适、最经济，对于该桥给出了直接拼接法和移梁拼接法2种加宽方案，针对各种方案，从新增梁的刚度出发分别又给出了3种加宽方法。

1)直接拼接法

直接拼接法是不移换边梁，直接在旧桥边拼接新桥，拓宽后桥梁上部构造断面图见图3。加宽方法分别为：①桥梁加宽部分的空心板截面与旧桥一致；②桥梁加宽部分的横截面刚度提高21．4％；③桥梁加宽部分的横截面刚度提高57．1％。直接拼接法新旧梁横向分布系数的最大值见表2。由表2可以看出，新梁的刚度越大，旧梁的横向分布系数越小。采用直接拼接法时，旧梁横向分布系数见图1。

2)移梁拼接法

移梁拼接法是移换旧桥边梁，作为新桥的边梁，旧桥的次边梁与新桥连接。加宽方法分别为：①桥梁加宽部分的箱梁截面与旧桥一致；②桥梁加宽部分的横截面刚度提高21.4％；③桥梁加宽部分的横截面刚度提高57.1％。

图1直接拼接法中旧梁荷载横向分布情况

采用移梁拼接法时新旧梁横向分布系数的最大值见表3。由表3可知，随着新梁刚度的增大，移到新桥边作为新桥边梁的旧桥边梁的横向分布系数显著减小。采用移梁拼接法时旧梁的横向分布系数见图2。

3横向分布规律对比分析

新桥拓宽部分空心板梁的横向分布系数见表4。

由表5可以看出，不管采用何种方案，旧梁的横向分布系数都有所减小，而且随着新增梁刚度的增大，旧梁的横向分布系数变得更小。

表5新桥与旧桥部分空心板梁的横向分布系数比较

旧桥新桥

方案1方案2

加宽方法方法1方法2方法3方法1方法2方法3

系数最大的编号11191919191919

横向分布系数0.2970.2720.2640.2560.2720.2650.257

4结论

1)加宽后桥梁横向分布系数明显降低，说明加宽具有改善桥梁横向受力分布的效果。

2)增大新梁截面冈0度可有效降低旧梁横向分布系数。

3)方案2中新桥新粱的横向分布系数小于方案1，说明移梁拼接法的加同效果好于直接拼接法。

4)新增梁可以有效降低旧梁的横向分布系数。

因此，推荐使用移旧桥边梁为新桥边梁，同时提高新桥空心板梁刚度的加宽方案。

参考文献：

[1]鞠金荧．沪宁高速公路(江苏段)扩建工程桥梁拼接设计构思[J]．中外公路，2006，26(6)：101—105．

[2]范立础．桥梁工程(上册)[M]．北京：人民交通出版社，2001．