现浇箱梁拼宽桥上部结构受力特性研究

现浇箱梁拼宽桥上部结构受力特性研究

秦克敏

广西北投交通养护科技集团有限公司 530201

摘要：在城市化进程逐渐深入背景下，大众在出行时需要道路具有很高的质量。为实现节省用地和造价目标，国家逐渐开展桥梁拼宽的设计工作。就箱梁截面来说，其优点除承载能力高和截面刚度大外，还具有很好的整体性，能被广泛应用至桥梁设计工作。本文分析现浇箱梁拼宽桥的上部结构受力特点，以望借鉴。

关键词：现浇箱梁；拼宽桥上部结构；受力特性

引言：就桥梁拼宽形式来说，其分类包括新建桥梁于原桥和先拆除原桥附属结构后加宽。形式一的优点包括造价较低和占地较少，减少资源使用，缺点在于施工时限制原本桥梁的通行水平，结构会被地基沉降严重限制。形式二的优点在于原桥和新桥互不干扰，不会受地基所致不均匀沉降明显限制，缺点包含占地多与使用大量资源。

一、现浇箱梁拼宽桥上部结构的受力关键因素分析

第一，拼宽桥和原有桥梁发生不均匀沉降。桥梁的后期运营环节会出现不均匀的沉降。新建桥梁与原有桥梁的建造时间不同，所以不均匀沉降现象将出现在运营环节，此现象同时是让新桥梁和旧桥梁无法协调变形的重要原因。在沉降差影响下，拼宽T梁桥将发生内力增高现象，导致病害出现，T梁横隔板结构具有很高危险性。工作人员在施工桥梁过程中需要使用有效举措，使桥梁基础沉降量得到下降，可用举措除选用桩基础与增加桩径外，还有让桩长有所增加，需要在施工之前完成好地基处理任务，包括强夯和对基础进行换填。

第二，混凝土出现收缩徐变现象。收缩徐变现象通常会出现在浇筑混凝土工作结束之后，受新建桥梁建桥时间和原有桥梁建桥时间影响，连接位置具有龄期差，就混凝土收缩徐变速度来说，原桥速度快于新桥，让拼宽箱梁的连接位置受力情况出现变化，附加应力将增加。人们在开展箱梁拼接工作的过程中应该深入研究新桥混凝土与原桥混凝土存在的龄期差^[1]。

二、基础沉降影响分析

本文把新建桥梁与原有桥梁沉降差设置成10mm，研究沉降量给桥梁内力分布造成的影响，在研究时依据梁格法所建模型，第一种工况是新建桥梁的一边刚接，第二种工况则是新建桥梁的两端刚接。

对工况一来说，此种情况出现的附加内力为剪力与弯矩。进行模拟结果分析：第一，若新桥基础出现一边沉降，此时新主梁与原主梁在内力数值方面的变化一样，沉降支座位置存在内力最高值。内力分布的趋势是从支座往两边不断减少，一直到另外支座位置的数值归零。第二，不均匀沉降将出现在新桥基础，桥梁的附加内力随之出现，接缝部位内边梁将承担大部分附加内力，外边梁与中梁将承担余下内力，相关人员在研究全梁受力过程中需要开展内边梁剪力验算工作，并验算其弯矩，为桥梁承载能力与桥梁稳定程度提供保障。第三，对和拼宽有很远距离的一端来说，新桥主梁所受弯矩数值与剪力数值很高，原有桥梁主梁会对很少弯矩及很小剪力进行承担。表明对上部结构来说，基础沉降差别将严重影响新桥，对原有桥梁的影响较弱。

对工况二来说，附加内力由剪力及弯矩组成，研究模拟结果：第一，在新桥基础出现两边沉降情况下，新主梁和原主梁在内力数值方面的改变基本一致，在方向上呈相反态势，沉降支座位置为内力最高值。从内力分布上看，两边支座会往两边不断减少。第二，新桥基础将出现不均匀沉降现象，附加内力将出现，接缝部位原内边梁承担大部分附加内力，外边梁与中梁将承受余下内力，相关人员需分别验算内边梁剪力及内边梁弯矩。对远离拼宽一边来说，新建桥梁主梁会经受很大弯矩及剪力，原有桥梁主梁没有承担很大剪力及弯矩，表明对上部结构来说，基础沉降差别会给新建桥梁造成更大影响。

三、混凝土收缩徐变影响分析

文章设置原有桥梁不发生收缩徐变，新建桥梁的混凝土出现收缩徐变，对此时内力改变情况进行研究：

（一）混凝土收缩分析

在混凝土龄期存在区别情况下，应力类型除轴力和横向弯矩外，还有横向的剪力。

第一，轴力分布分析。对现浇箱梁拼宽桥来说，受混凝土收缩差影响，其上部结构轴力以对称形式分布，且轴线是跨中。就新建桥梁主梁部位来说，其轴力是拉力。对沿桥方向的轴力来说，其分布情况是边跨轴力不如中跨的轴力。各跨在轴力值方面没有区别。对横桥方位新建桥梁来说，内边梁轴力值和外边梁轴力值差距不大。原有桥梁混凝土收缩差产生的轴力是压力，就沿桥方位轴力分布情况来说，中跨部位轴力要高过边跨部位轴力，从新桥横桥方位研究内边梁和外边梁轴力分布状况，能够发现外边梁轴力往内边梁轴力具有不断增多态势。依据变化规律，若混凝土出现收缩现象，原有桥梁出现轴力。

第二，横向剪力的分布分析。新桥梁和原桥梁在混凝土收缩方面有所差异，新建桥梁主梁的最高值是中墩支座两边，数值比较接近，但方向不同。各跨主梁在剪力分布状况方面较为接近，规律是沿桥方位在变小之后出现反向增多情况。就横桥方位剪力来说，新桥分布规律与原桥分布规律一致，外边梁剪力比内边梁剪力小，内边梁和外边梁会共担横向剪力。

第三，横向弯矩的分布分析。新建桥梁混凝土收缩与原有桥梁混凝土收缩之间具有差值，就新建桥梁纵桥方位来说，最高弯矩是中墩支座两边。就各跨主梁剪力而言，其分布基本一致，沿桥方位在变化时会在变小之后进行反方向增加。主梁上部承受拉力是支座周围，下部承受拉力体现在跨中部位。对新建桥梁横桥方位接缝和原有桥梁横桥方位接缝而言，其周围弯矩分布状况是内边梁弯矩高过外边梁弯矩。

（二）混凝土徐变分析

混凝土徐变产生应力类型除轴力和竖向弯矩外，还有竖向的剪力。

第一，轴力分布分析。受混凝土徐变限制，对现浇箱梁拼宽桥来说，其上部结构轴力分布为对称式，将跨中当作对称分布轴线，对新建桥梁主梁部位来说，其轴力是压力，从沿桥方位来看，边跨的轴力比中跨的轴力更大。各跨轴力数值一样。从新建桥梁横桥方位来看，内边梁轴力和外边梁轴力之间的差值不大。就混凝土的徐变差来说，原有桥梁轴力是压力，从沿桥轴力的分布状况来看，中跨比边跨更高。分析新建桥梁横桥方位分布状况，外边梁的轴力到内边梁轴力之间具有不断增加态势。在混凝土出现徐变情况下，原有桥梁出现轴力。

第二，竖向剪力分布状况分析。新建桥梁与原有桥梁在混凝土徐变方面具有差值，中墩支座两边可发现新建桥梁主梁的剪力最高数值，最高值在方向上恰好对立。各跨主梁剪力分布并无二致，变动的规律是在沿桥方位减少，随后向反方向增多。从剪力分布角度来说，新建桥梁横桥方位及原有桥梁横桥方位具有同一规律，外边梁剪力都比内边梁剪力小，分布方向具有对立特点。对混凝土徐变差来说，内边梁会承受竖向剪力。

第三，竖向弯矩分布状况分析。对新桥顺桥方位来说，弯矩最高值体现在中墩支座两边，各跨弯矩改变规律是由支座往跨中位置减少，随后出现反向增多现象，上部拉力体现在主梁的跨中部位。就横桥主梁的弯矩而言，新建桥梁内边梁弯矩高过外边梁弯矩。对原有桥梁来说，弯矩改变规律和新桥的区别在于方向不同。外边梁弯矩会不断往内边梁方向增多^[2]。

结束语：原桥和新桥基础发生不均匀沉降与混凝土出现收缩徐变现象是影响上部结构受力因素。混凝土收缩将产生横桥向附加应力，桥梁不仅会出现轴力和弯矩，还会出现横向剪力，其最高值为中跨的跨中部位。竖桥向附加应力会在混凝土徐变影响下出现，桥梁除存在轴力外，还有弯矩和竖向剪力，中墩支座部位是其最高值。

参考文献：

[1]沙嵩.现浇箱梁拼宽桥上部结构受力特性分析[J].工程建设与设计,2021,(23):140-142.

[2]钟文林,张小刚.城市既有桥梁与新建桥梁拼宽施工技术[J].中国公路,2021,(04):98-99.