摘 要

我国的桥梁事业在快速发展，公路桥梁的建设进程在不断加快，桥梁上的车辆也越来越多，桥梁在移动荷载作用下受到的影响越来越大。

本设计研究方向为桥梁正常情况下和受到病害情况下移动荷载对桥梁所产生的影响，以及桥梁受到病害时如何进行加固。首先对桥梁进行模型设计，因为太平桥的病害是桥墩发生偏移，所以对全桥进行建模。该桥一共五片梁，选取7跨，每跨30m进行模型设计。然后对模型进行加载，主要为一期恒载，二期恒载，预应力，车辆作用，温度作用以及基础沉降作用。分析桥梁在这些作用下的内力变化。 模型建好后，再分析该桥产生病害的原因，提出适合的加固方案，并对桥梁下部结构进行验算。

关键词：连续梁桥；移动荷载；桥梁病害；加固；建模；下部结构

Abstract

The bridge industry in China is developing rapidly, the construction process of highway bridge is speeding up, and there are more and more vehicles on the bridge, by the influence of bridge under moving load increasing.

The research direction of the design is the influence of the moving load on the bridge under the normal condition of the bridge and under the condition of the disease, and how to reinforce the bridge when it is damaged. The first model design of the bridge, because the disease is to shift the pier bridge, so the modeling of the whole bridge. The bridge consists of five beams, with 7 spans, and a model design at each span of 30m. Then load the model, mainly for a period of dead load, two stage dead load, prestress, vehicle action, temperature action, and foundation settlement. The internal forces of the bridge under these actions are analyzed. After the model is built, the cause of the disease is analyzed, and the appropriate reinforcement scheme is put forward, and the substructure of the bridge is checked.

Keywords: continuous girder bridge; moving load; bridge disease; reinforce; modeling; substructure

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 概论 1

1．1 桥梁资料 1

1．2 设计技术指标 1

1．3 桥梁结构布置 1

第二章 正常情况下受力分析 3

2．1 结构计算方法与模型 3

2．2 有关计算参数的选取 3

2．2．1 结构用材 3

2．2．2 计算参数 4

2．3 结构验算主要内容 4

2．3．1 控制截面 4

2．3．2 计算工况 4

2．4 移动荷载作用（车辆作用内力） 5

2．4．1 横向分布系数 5

2．4．2 冲击系数 7

2．4．3 横向折减系数 7

2．4．4 控制截面内力影响线 7

2．4．5 车辆作用下的控制截面内力 10

2．5 其它工况内力分析 15

2．5．1 一期恒载作用内力 15

2．5．2 二期恒载作用内力 16

2．5．3 预应力作用 17

2．5．4 温度作用内力 17

2．5．5 基础沉降内力 20

2．6 荷载效应组合 21

2．6．1 承载能力极限状态荷载效应组合 22

2．6．2 正常使用极限状态荷载效应组合 22

2．7 荷载效应组合包络图 23

2．8 三号墩桩基础验算 24

2．8．1 设计资料 24

2．8．2 地基承载力及桩基验算 24

2．9 三号墩桥墩验算 28

2．10 三号墩承台验算 29

第三章 不正常情况下受力分析 30

3．1 移动荷载作用（车辆作用内力） 30

3．1．1 控制截面内力影响线 30

3．1．2 车辆作用下的控制截面内力 32

3．2 荷载效应组合 38

3．2．1 承载能力极限状态荷载效应组合 38

3．2．2 正常使用极限状态荷载效应组合 39

3．3 荷载效应组合包络图 39

3．4 三号墩桩基础验算 40

3．4．1 地基承载力及桩基验算 40

3．5 三号墩桥墩验算 44

3．6 三号墩承台验算 45

第四章 病害分析及加固 46

4．1 主要病害 46

4．2 同类病害总结 46

4．3 成因分析 47

4．4 总体加固方案 47

4．4．1 桩基补强方案 47

4．4．2 墩柱纠偏及补强方案 47

4．4．3 支座系统调整方案 48

4．4．4 裂缝处理方案 48

4．5 施工要点 48

4．5．1 施工步骤 48

4．5．2 施工工艺流程 48

4．5．3 施工所用材料 49

结 论 50

参考文献 51

致 谢 52

第一章 概论

1．1 桥梁资料

太平桥位于分离式路基段内，第一联为简支梁桥转连续梁，三跨结构。第二联为简支梁桥转连续刚构，四跨结构。该桥左线桥上构为预应力T梁。

1．2 设计技术指标

（1）设计汽车荷载等级：公路一级；

（2）桥面宽度：分离式路基段13.0m；

（3）设计车速：100km/h；

（4）设计洪水频率：1/100；

（5）地震动峰值加速度：。

1．3 桥梁构造布置

左幅3号墩一般构造图：

图1-1 左幅三号墩平面图

图1-2 左幅三号墩立面 侧面图

第二章 正常情况下受力分析

2．1 结构计算方法与模型

该桥梁使用Midas/civil2015建模与计算。根据该桥结构特点和软件性能，在Midas/civil2015中采用三维梁单元建立单主梁结构模型。

用Midas/civi2015采用三维梁单元建立一片箱梁的模型，见图2-1。共建立590个节点，816个单元。

图2-1 Midas界面与模型渲染

图2-2 Midas模型中的单元

2．2 有关计算参数的选取

2．2．1 结构用材

预应力钢束采用高强低松弛钢绞线ΦS15.20级，标准强度fpk=1860Mpa,控制张拉应力σk=1395Mpa。墩台盖梁、耳墙、背墙、挡块均采用C50混凝土；墩柱、柱系梁及搭板均采用C40混凝土；承台、桩基采用C30混凝土；支座垫石采用C40小石子混凝土。

2．2．2 计算参数

（1）材料参数

a） C50混凝土：弹性模量为3.45 ×10 kN/m ，柏松比为0.2，容重为26.5 kN/m 。

b）C40混凝土:弹性模量为3.25 ×10 kN/m ，柏松比为0.2，容重为26.5kN/m 。

c) C30混凝土：弹性模量为3.0 ×10 kN/m ，柏松比为0.2，容重为26.5 kN/m 。

（2）荷载

a）汽车荷载

采用公路一级车道荷载，L=30m时PK=320kN，qK=10.5kN/m。

2．3 结构验算主要内容

2．3．1 控制截面

图2-3 控制截面示意图

（1）截面1：位于第一联边跨支座附近，控制参数为主梁剪力。

（2）截面2：位于第一联边跨跨中，控制参数为主梁正弯矩。

（3）截面3：位于第一联中跨支点，控制参数为主梁剪力和负弯矩。

（4）截面4：位于第一联中跨跨中，控制参数为主梁正弯矩。

（5）截面5：位于第二联边跨支点，控制参数为主梁剪力和负弯矩。

（6）截面6：位于第二联边跨跨中，控制参数为主梁正弯矩。

（7）截面7：位于第二联第二跨跨支点，控制参数为主梁剪力和负弯矩。

（8）截面8：位于第二联第二跨跨跨中，控制参数为主梁正弯矩。

（9）截面9：于第二联第三跨跨支点，控制参数为主梁剪力和负弯矩。

2．3．2 计算工况

全桥共分如下计算工况：

（1）移动荷载作用（车辆作用）：

a) 边跨支座反力最大时的车辆作用；

b) 边跨跨中主梁正弯矩最大时的车辆作用；

c) 中跨支点剪力最大时的车辆作用；

d) 中跨支点负弯矩最大时的车辆作用；

e) 中跨跨中正弯矩最大时的车辆作用；

（2）一期恒载作用。

（3）二期期恒载作用。

（4）预应力作用。

（5）温度作用

a) 整体升温250C；

b) 整体降温200C；

c) 上下温差150C；

（6）基础沉降

基础不均匀沉降10mm。

2．4 移动荷载作用（车辆作用内力）

2．4．1 横向分布系数

根据该桥情况，横向分布系数用刚性横梁法（偏心压力法）计算。

1号梁：

2号梁：

3号梁：

4号梁：

5号梁：

由此计算车辆作用横向分布系数为：

1号梁:

2号梁：

3号梁：

4号梁：

5号梁：

显然，1号梁受力最大。

1号梁：

2．4．2 冲击系数

正弯矩效应和剪力效应：由动力特性计算（见后）结果知该桥竖向自振基频为7.67Hzlt;14Hz，故冲击系数 =0.1767lnf-0.0157=0.3442。

负弯矩效应：由动力特性计算（见后）结果知该桥竖向自振基频为13.33lt;14Hz，故冲击系数 =0.1767lnf-0.0157=0.4420。

2．4．3 横向折减系数

按三车道计算

2．4．4 控制截面内力影响线

为便于对车辆荷载进行加载，用Midas计算该桥各控制截面内力影响线。

a：截面1的支座反力（主梁剪力）影响线：

图2-4 截面1的支座反力（主梁剪力）影响线

b：截面2的正弯矩影响线：

图2-5 截面2的正弯矩影响线

c：截面3的剪力和负弯矩影响线：

图2-6 截面3的剪力影响线

图2-7 截面3的负弯矩影响线

d：截面4的正弯矩影响线：

图2-8 截面4的正弯矩影响线

e：截面5的剪力和负弯矩影响线：

图2-9 截面5的剪力影响线