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(duì)該橋的實(shí)時(shí)監(jiān)測結(jié)果表明，提速貨車通過橋梁時(shí)，橋梁跨中橫向振動(dòng)幅值普遍較大。中等跨度鐵路橋梁橫向剛度不足、橫向振動(dòng)較大已成為普遍現(xiàn)象。通過理論計(jì)算與現(xiàn)場實(shí)測，認(rèn)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(dāng)列車以高速通過橋梁時(shí)，對(duì)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(dòng)焊縫連接組成工字截面。腹板全長達(dá)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(duì)地布置在腹板的兩側(cè)。從支點(diǎn)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(jìn)行剖分，另外在翼緣截面變化處再進(jìn)行細(xì)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?yàn)榕c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(gè)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(duì)。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(diǎn)1184個(gè)；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(jì)127；板單元包括腹板222，上、下翼緣592，豎向加勁肋432共計(jì)1246。2靜力加固方案研究對(duì)于線性靜態(tài)應(yīng)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(jì)算。撓度控制截面應(yīng)布置在結(jié)構(gòu)最大撓度處，應(yīng)變測點(diǎn)應(yīng)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(duì)40m上承鋼板梁橋的橫向靜力加固方案和動(dòng)力模態(tài)進(jìn)行了較為全面的研究和計(jì)算分析。分別對(duì)不同的加固方案進(jìn)行了建模分析，計(jì)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(yīng)力和自振頻率等參數(shù)，進(jìn)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(jìn)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(dòng)力特性，一個(gè)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(qiáng)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(qiáng)鋼板梁的橫向剛度。2.1加強(qiáng)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(qiáng)下平聯(lián)剃方案二：張?jiān)诜桨敢绘湹幕A(chǔ)上棗，將下平掏聯(lián)的橫聯(lián)餡加密。仔方案三：標(biāo)在方案二虛的基礎(chǔ)上肝，將下平梳聯(lián)的三角辰連接形式責(zé)改為交叉青連接形式削。瓶2.3援展上平聯(lián)雙則倍加固伍方案四：裝在方案三島的基礎(chǔ)上院，將上平只聯(lián)的橫桿晃的截面加狹倍。普方案五：漆在方案四僵的基礎(chǔ)上剃，將上平切聯(lián)的交叉倍桿件的截爐面加倍。倆2.4贈(zèng)頭下平聯(lián)雙汽倍加固盛方案六：換在方案五耳的基礎(chǔ)上暖，將下平紡聯(lián)的橫桿雹的截面加充倍。條方案七：統(tǒng)在方案六訴的基礎(chǔ)上拆，將下平遞聯(lián)的交叉遠(yuǎn)桿件的截狹面加倍。急2.5耀稼橫聯(lián)雙倍舒加固騙方案八：耳在方案七當(dāng)?shù)幕A(chǔ)上雕，將橫聯(lián)功的交叉桿壓件的截面益加倍?？?隆卵加固前后棉計(jì)算結(jié)果冶對(duì)比臺(tái)3.1些寶計(jì)算結(jié)果映表席3-1直粱各方案位看移、內(nèi)力浮比較頁總位移嘆(伙m)麻水平位移逮(磚m)槳豎向位移澇(塘m)栗弦桿軸向黎力填(亭N/襖m悔2板)趕彎矩壩(酒N·m/零m)譯Max轎Min嚴(yán)Max答Min估原結(jié)構(gòu)盆0.04某1085抹5筐0.00杜1093狹66涉0.04支0822示5炭1.59赴E+07挎-2.1爽5E+0胃7遮2258飽.27高-246躁2.06綿方案一飄0.04洲0696很4艘0.00趕1118寸54欠0.04沖0432主4時(shí)3.12念E+07押-2.1蒜9E+0捕7持2246級(jí).58軟-249灶0.74此方案二轎0.04養(yǎng)0555單9波0.00賴1119瘡32眾0.04遼0296畏6釋3.12壞E+07墨-2.1局8E+0座7駁2247牽.74敗-248假4.28指方案三再0.04扁0205熄1站0.00義1096席5拿0.03睬9951瀉2重3.11乓E+07株-2.7必3E+0虧7杏2246搬.61璃-243否3.94也方案四令0.03原9987生1艘0.00裹1102摸03察0.03梁9732芹7狗3.11特E+07龍-2.7響2E+0億7澤2240割.55免-244致5.53像方案五藥0.03跟9468荷3題0.00緞1104恢96梨0.03扶9213娘1墊2.98六E+07閘-2.7芹2E+0彩7狀2227睜.68裕-245填0.02萄方案六逼0.03懇9240奸7住0.00背1104廉04丸0.03因8989更9含2.97管E+07稼-2.0何5E+0朵7其1782非.41逢-244劃5.17火方案七秀0.03煌8758曠1梢0.00怨1098謀99自0.03辭8517段7董2.96鉛E+07載-2.0瞧4E+0遇7左2227塞.81掌-243折4.38避方案八秩0.03飲8758瞧1間0.00宰1162鎖38江0.03錫8518墊7跟2.97琴E+07閱-2.0艷4E+0可7桌2227跑.9翠-259晴5.74征圖顛3奸-1條水平位移榜圖蚊圖棄3過-李2惱豎向位移術(shù)圖偉圖染3有-微3果總位移圖削圖烈3白-貍4葛一階頻率瓶圖電表勝3-2倚琴各方案自填振頻率比膽較功一階頻率策二階頻率紗三階頻率動(dòng)四階頻率汽五階頻率濃原結(jié)構(gòu)肉3.32批365顛4.32湯757權(quán)8.06司073疫8.25尾717塑13.1之7090棍突方案一駕3.37余049伙4.25朱663曾8.06庫565漸8.35暗606霸12.9沿6240濟(jì)井方案二雀3.35膛467掙4.23軟307膚7.99巡76何8.33案627士12.8棍934鄉(xiāng)方案三令3.39邀901園4.17胸628湖8.18頸346供8.78弓397錯(cuò)12.7腦595丘方案四自3.34魯122譽(yù)4.12攏745界8.06洽411憲8.61園205鋪12.5士91年方案五口3.24行697朝4.00泊873玩7.83鼓621肯8.36放619隆12.1病816近方案六壯3.22注169燭3.97世179發(fā)7.72根529疤8.33截087牧12.0見771畢方案七跟3.18路027樸3.87米739騙7.56忌358義8.42汗34三11.8呈174走方案八魄3.13腔255溉3.79射751膨7.45辨761顛8.32輛808吳11.5這791濕表鏡3-3此私各方案自臨振頻率增勢幅比較結(jié)1苦階增幅貞2禍階增幅簽3滑階增幅過4腰階增幅嘩5臟階增幅提原結(jié)構(gòu)五0.00棚0000剃0.00過0000彩0.00頓0000墾0.00夕0000徐0.00血0000哀方案一那0.01佛4093廳-0.0至1639些3匠0.00懼0610傍0.01腐1976慈-0.0生1583示0誤方案二參0.00攏9333艘-0.0鴉2183瞧7乘-0.0辭0783初2擠0.00庭9580香-0.0濱2106升9妨方案三別0.02貪2674圣-0.0屈3496黃0策0.01倒5226繪0.06評(píng)3799墓-0.0營3123裂6畢方案四梯0.00蹲5286救-0.0瞇4624宰3桂0.00朽0419似0.04找2978桐-0.0客4402率9霧方案五液-0.0福2307粘1否-0.0紡7367滲6驚-0.0拾2785測4樸0.01掩3203庫-0.0薄7511效3麻方案六陽-0.0零3067天7遷-0.0它8221摟2搬-0.0慕4161微4刺0.00斷8926斥-0.0墻8304攪7搶方案七富-0.0團(tuán)4313怨9縫-0.1蛾0402呀6界-0.0筐6167墾6攔0.02標(biāo)0132弓-0.1縣0276檢4派方案八緩-0.0欲5749未7訴-0.1講2248緩4界-0.0喜7482宮2緣0.00梨8588口-0.1腰2085燥7裙3.2相擱結(jié)果分析有從表中的逆計(jì)算結(jié)果等可知，通送過增加聯(lián)反結(jié)桿件數(shù)席量來加固鳴鋼板梁橋陸，可使得庫鋼板梁橋邪的橫向自氣振頻率較呼原結(jié)構(gòu)增脆加，尤其酸是方案三椒，將上、縫下平縱聯(lián)衣的三角形燕體系都改求為交叉體提系時(shí)，增慘幅最大。陜由上表計(jì)輩算出的各謝種加固方專案的自振汗頻率進(jìn)行彩分析，經(jīng)歡過計(jì)算比駕較認(rèn)為：妹(符1)膠租強(qiáng)聯(lián)結(jié)系同一定程度沖上能夠提沃高橋梁橫卻向自振頻刪率，上、新下平縱聯(lián)競同時(shí)加固錢效果較好植。拔(痕2哄)頃坊增大水平哄連接桿件繪的截面，當(dāng)鋼板梁橋民的橫向自刪振頻率較緩原結(jié)構(gòu)減廣小。原(份3懂)窮伴增大端橫巨聯(lián)連接桿順件的截面貞，鋼板梁代橋的橫向遍自振頻率場較原結(jié)構(gòu)艷減小。中綜合靜力描分析與動(dòng)探力分析的僅結(jié)果，我而們選擇方蕩案三，即鴨將上、下發(fā)平縱聯(lián)的與連接形式嘆由三角形指改為交叉務(wù)形式，提蛇高上、下挽平縱聯(lián)的縫抗剪變形百能力，增經(jīng)強(qiáng)鋼板梁嘉的橫向剛斗度，同時(shí)吼鋼板梁的斧各階自振遮頻率也較羅其它加固狡方案有了完顯著的提肆高，說明居以上的加油固方案及梁計(jì)算方法嘩是可行的添，可為舊便橋加固和排新橋設(shè)計(jì)嫌提供理論北依據(jù)?；@4蜂醫(yī)結(jié)論茂通過對(duì)上灣述各種加鏟固方案進(jìn)意行分析計(jì)幸算欲,感可得出以蟻下結(jié)論：邊(佛1)爆描通過理論真計(jì)算得出油的加固前栽原結(jié)構(gòu)橫駛向第一自舊振頻率版3.吐3236滿5捷Hz脾與男x敏x懂線鄭銹州留x趴x浪大橋?qū)崪y烏橫向第一桂自振頻率陰基本吻合俗,掀說明由板區(qū)殼單元、派三維梁單命元組成的戒空間結(jié)構(gòu)敬模型能較圣真實(shí)地反戒映原結(jié)構(gòu)脖體系。介(食2哥)瓣穩(wěn)通過對(duì)上庭平縱聯(lián)及他下平縱聯(lián)周兩種加固禽方案的計(jì)舞算結(jié)果分初析表明氣,派在提高梁躁體橫向自悔振頻率及胞橫向剛度寄方面呆,循上平縱聯(lián)蠢加固優(yōu)于喇下平縱聯(lián)咐加固。區(qū)(骨3武)鉗桑通過比較于上、下平禍縱聯(lián)橫撐玉、斜撐雙青倍加固及交上、下平缺縱聯(lián)斜撐肉雙倍加固業(yè)兩種加固討方案對(duì)梁嶺體橫向自教振頻率及血橫向剛度率的影響艘,悉可知上、霞下平縱聯(lián)戀橫撐對(duì)梁理體橫向剛社度的提高熔影響甚微拔,觀由于橫撐儲(chǔ)的加入增立加了梁體俯自重膛,鞋因而橫撐協(xié)加固不能法提高梁體燕自振頻率綱。迷(繁4衡)滋笨橫聯(lián)加固韻方