旧桥加宽数值模拟探讨

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摘要：随着社会经济发展的需要，许多旧路已经不适应高速增长的车流量的需求，需进行拓宽改建，旧路需要加宽的同时，旧桥也需拓宽，由于现行新规范荷载等级及验算要求均较旧规范有一定的修改及提高，按既有的原桥现状能否满足新规范对于结构承载力的要求，需进行详细验算。

关键词：旧桥加宽；数值模拟；承载力验算

方案介绍

某项目沿线有一座右偏角为120度的一孔13m先张简支空心板，原路线全宽16.5m，需拓宽至25m，沿线桥梁均需加宽8.5m，13m先张简支空心板原规范标准板梁高度为55cm，新建部分按新规范标准板梁高为70cm，本文针对加宽后桥梁全桥结构采用梁格法建模，对全桥的承载力进行验算。推荐方案：原桥上、下部结构全部利用，只新建左幅8.5m宽上部及下部结构，新建下部结构与原桥下部结构齐平，原桥部分桥面通过调整调平层达到设计高程，新旧板之间通过植筋可靠连接；比较方案：原桥下部结构全部利用，上部结构右半幅利用，新建左半幅上部及下部结构，新建下部结构与原桥下部结构齐平，原桥部分桥面通过调整调平层达到设计高程，由于新、旧板铰缝处为中央分隔带，其间可留1cm的缝隙。两方案综合比较：经济合理的方案为将原桥完全利用，只在左侧新建需加宽部分桥梁，方案图如下：

主要材料指标

模型简介

该模型梁单元数量总计1501个，节点数量：872个。模型横断面图如下图：

模型横断面图

模型基本理论介绍

该桥右偏角为120度，与正桥相比，斜桥还具有如下特性：（1）沿宽度最大弯矩方向的变化，在边缘处与斜跨方向平行，在板的中央则接近垂直于桥台；（2）靠近钝角处出现上拱弯矩；（3）上部结构承受很大的扭转；（4）钝角角隅处出现较大的反力和剪力；（5）锐角角隅处出现较小的反力，还可能出现翘起。

分析结果

1.反力：在荷载作用下，钝角处反力较大，对于这种宽度大于上部结构跨度的结构，可以降低支座的柔性来调节各个支座反力的大小。

自重作用下各支座反力自重+二期恒载+公路1级车道荷载支座反力

2.挠度：以下两图挠度单位为mm，从下两图看出，旧板挠度与新板相比较大，在新旧桥相接处，板的挠度与其两侧板挠度相比略大，在旧桥加宽后，此桥按公路-Ⅰ级验算得新旧桥相接处跨中最大挠度为+0.9mm，新规范要求最大挠度不超过跨径的1/600，即21.7mm，可知旧桥位移满足现行规范的要求。

自重作用下挠度图 长期组合作用下挠度图

3.应力：旧桥按新规范荷载加载，按弹性阶段验算，梁单元跨中下缘仍为压应力，有一定的安全储备，应力验算也可满足现行规范的要求。

弹性阶段组合梁单元上缘应力验算弹性阶段组合梁单元下缘应力验算

结语

通过对同跨径不同梁高旧桥加宽后的桥进行验算后可知：按旧规范设计的13m跨径的空心板满足现行规范移动荷载为公路-Ⅰ级的要求，可完全利用，本结果对于其余跨径的简支空心板也有一定的参考价值。

参考文献：

[1]项海帆.高等桥梁结构理论[M]，北京：人民交通出版社，2001.

[2]汉勃利.桥梁上部结构性能

[3]李满红，肖清亮;浅谈改建公路中加宽桥梁的合理设计[J];东北公路;1994年04期

[4]叶生;旧桥整体加宽中若干问题的研究[D];合肥工业大学;2006年

作者：白延芳

学历：硕士研究生

简历：2002～2006年：就读于石家庄铁道学院土木工程系；2006～2009年：就读于西南交通大学土木工程学院桥梁工程系；2009~现在：西安凯特路桥设计有限公司从事桥梁设计咨询工作。

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