1、改建工程旧桥承载能力检算与分析摘要：现有国道公路的日常养护、大中修及改建工作任务繁重。桥梁结构的改建方案拟定尤为重要，直接关系到整体建设方案的经济合理性。所有旧桥推倒重来很不现实也不经济，对旧桥承载能力的检算分析是合理拟定改建方案的基础和依据。 关键词：旧桥；承载能力；检算分析 中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号： 国道主干线是一个国家公路发展状况的主要标志。我国已基本形成纵横交错的干线公路网，随着我国经济的快速发展，对现有国道公路的日常养护、大中修及改建工作任务繁重。桥梁结构的改建方案拟定尤为重要，直接关系到整体建设方案的经济合理性。所有旧桥推倒重来很不现实也不经济，对旧桥
2、承载能力的检算分析是合理拟定改建方案的基础和依据。结合我市改建工程实例，对旧桥承载能力的检算和分析做以下总结： 1 桥梁概况 胜利渠中桥位于 206 国道枣庄市境内，桥梁全长 42m。上部构造为313 钢筋混凝土简支空心板，横桥向共设 19 片空心板，单块空心板高0.45m，中板宽 1.24m，边板宽 1.19m。下部结构为重力式墩 台。 图 1 总体布置图 2 承载能力检算目的和主要技术依据 因道路大修改建，提高通行能力，通行公路 I 级荷载，所以对旧桥主要承重构件通行公路 I 级荷载的可行性进行评估十分必要，这也是承载能力检算分析的主要目的。 主要依据以下技术文件： 1） 公路钢筋混凝土及
3、预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004） 2） 公路养护技术规范 （JTGH11-2004） 3） 公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004) 4） 公路旧桥承载能力鉴定方法（试行） （交通部标准 1985） 5） 公路桥梁承载能力检测评定规程 6）旧桥竣工图纸 3 承载能力检算原则 桥梁承载能力检算主要是对桥梁结构主要承重构件的承载极限状态和正常使用极限状态下的有关指标进行验算。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （以下简称“设计规范” ）的要求，当满足以下条件时，即认为结构承载能力满足检算承载要求： 结构控制截面的抗力效应大于标准荷载作用下该截面的最不利荷载
4、组合值时； 正常使用极限状态下，结构变形和伸缩缝宽度满足“设计规范”要求的容许值。 4 承载能力检算条件 根据公路旧桥承载能力鉴定方法（试行） （以下简称“鉴定方法” ）的要求，从结构安全使用性能出发，考虑到结构已使用的年限，并结合现场检查所发现的病害特征，在结构承载能力的检算过程中计入桥梁承载能力检算系数 0.85，承载能力恶化系数 0.15，截面折减系数 0.98。 5 桥梁承载能力检算 5.1 上部结构材料特性： 混凝土：空心板、桥面铺装及盖梁为 C25，墩台桩柱为 C20，铰缝为30 号小石子混凝土； 钢筋：主筋为级钢筋，其余为级钢筋。 5.2 空心板截面特性计算 空心板截面几何特性汇
5、总于表 1 中： 图 2 中板几何尺寸 表 1 空心板中板几何特性计算表 图 3 边板几何尺寸 表 2 空心板边板几何特性计算表 5.3 荷载横向分布系数的计算 跨中位置处的荷载横向分布系数按“铰接板法”计算，最大出现在1#板上，其值为：mq=0.333，mg=0.184。 支点截面处的荷载横向分布系数按杠杆法计算，最大值为：mq=0.333，mg=0.184。 5.4 空心板内力计算 假定桥面系构造部分重量平均分配给各空心板承担，汽车荷载冲击系数按 0.243 取用，分布按公路-I 级荷载和汽超-20、挂-120 分别计算空心板主要控制截面的最不利内力效应及其组合值，如表 3 所列。 表 3
6、-1 空心板主要控制截面的最不利内力效应及其组合值 （汽超-20、挂-120） 表 3-2 空心板主要控制截面的最不利内力效应及其组合值 （公路-I 级） 由表 3-1、3-2 对比可见，跨中截面公路 I 级荷载组合内力大于汽超-20、挂-120 荷载，故取内力较大者公路 I 级作为验算荷载，而在支点截面处内力汽超-20、挂-120 荷载则大于公路-I 级荷载，因此取汽超-20、挂-120 作为支点剪力的验算荷载。 5.5 空心板强度检算 5.5.1 跨中正截面强度检算 计入 10cm 厚的桥面铺装混凝土组合作用，推求的空心板受压区高度为 14.26cm，跨中正截面抗力效应为： Mjp=RaA
7、ha（h0-）=813.785KN?mMj=994.195KN?m 故正截面强度不符合要求。 5.5.2 支点斜截面抗剪强度检算 计入 10cm 厚的桥面铺装混凝土组合作用，空心板斜截面抗剪强度上限值、下限值分别为： Qjp 上=0.051bh0=844.128KN Qjp 下=0.038Rlbh0=366.541KN 空心板支点截面最不利荷载剪力效应组合值为： Qjp 下Qj=382.852KNQjp 上 由此可见，支点截面最不利荷载剪力效应组合值小于斜截面抗剪强度上限值，而大于斜截面抗剪强度下限值，可以认为空心板截面尺寸满足要求，但支点斜截面需要进行抗剪强度计算，验算的斜截面位置自支点至板
8、高一半处开始，即取在离支点 32.5cm 处。 斜截面顶端距支点的距离为 96.25cm，按内侧法求得该斜截面顶端处的剪力为：Qjx=401.151KN。 计算的斜截面抗剪强度为： 0.0349bh0=661.465KNQjx=401.151KN 故抗剪强度满足要求。 5.6 空心板刚度及裂缝宽度验算 5.6.1 空心板刚度验算 空心板在计入桥面铺装共同作用下的开裂截面换算惯性矩： I01=0.009901m4 汽车荷载（不计冲击时）产生的跨中挠度为： fq=13.18mm 挂车荷载产生的跨中挠度为： fg=22.43mm 公路-I 级荷载产生的跨中挠度为： fI 级=21.73mm 可见，汽
9、车荷载产生的跨中挠度 fq 小于“设计规范”规定值f 汽=L/600=21.0mm，挂车荷载产生的跨中挠度 fg 小于“设计规范”规定值f 挂=L/500=25.2mm，正常使用状态下空心板刚度能够满足要求。而公路-I 级荷载产生的跨中挠度大于限值 21.0mm，空心板不能满足使用要求。5.6.2 裂缝宽度验算 计入桥面铺装共同作用下，空心板跨中截面配筋率： =0.0097 考虑钢筋表面形状的系数：C1=1.0 考虑荷载作用的系数：C2=1.26（汽车荷载） 、1.20（挂车荷载） 、1.20（公路-I 级） ，与构件形式有关系的系数：C3=1.15 受拉钢筋在使用荷载作用下的应力： 汽车荷载
10、作用下：132.040MPa 挂车荷载作用下：176.330MPa 公路-I 级荷载作用下：172.983MPa 在汽车荷载作用下产生的裂缝宽度： fmax=C1C2C3=0.132mm0.2mm 在挂车荷载作用下产生的裂缝宽度： fmax=C1C2C3=0.168mm0.2mm 在公路-I 级荷载作用下产生的裂缝宽度： fmax=C1C2C3=0.166mm0.2mm 可见，正常使用状态下空心板裂缝宽度满足要求。 6 结论 本次承载力检算主要根据桥梁的设计图纸，检算荷载为公路-I 级，汽车-超 20、挂车-120，通过对全桥的承载力检算分析可以得出以下结论：荷载内力组合取较大者汽车-超 20
11、、挂车-120 作为验算荷载，上部构造空心板的跨中正截面强度不能满足检验荷载的要求，支点斜截面抗剪强度能够满足检算荷载的要求。 正常使用状态下，公路-I 级荷载产生的跨中挠度大于限值，空心板刚度不能够满足检算荷载的要求。 正常使用状态下，空心板的裂缝宽度满足要求。但检算裂缝宽度值接近理论限值，说明正常使用状态下，其安全储备较低，无超载潜力。 通过对该桥进行一般检查以及承载能力检算，得出意见如下： 由于该路段系属国道 206，公路等级为一级，而老桥的设计荷载为汽车-20、挂车-100，已经不能满足现行荷载的要求，需进一步提高该桥梁的荷载等级。 从桥梁的使用要求、安全性和耐久性出发，考虑国道通行量较大，超载现象时有发生，建议将老桥部分拆除，更换新板，并加强桥面铺装，使其更好的参与共同受力，以达到改建的目的。 参考资料： 1） 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004） 2） 公路养护技术规范 （JTGH11-2004） 3） 公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004) 4） 公路旧桥承载能力鉴定方法（试行） （交通部标准 1985） 5） 公路桥梁承载能力检测评定规程 作者简介：王奇峰 （1979-） ，男，山东枣庄人，工程师，本科学历，毕业于哈尔滨理工大学，从事公路桥梁设计咨询工作。
