新桥与旧桥横向连接旧桥结构受力安全验算

蒋彬　祝建军

摘 要：对于新旧桥梁横向连接，最不利刹车制动力和停车作用力、车速15km/h匀速90度转弯向心力作用下，对旧桥结构受力安全验算分析。根据实际情况，验算桥面铺装局部受压、分析小箱梁受扭和盖梁悬挑根部受弯受力，得出结构安全验算结论。

关键词：结构安全；局部受压；截面抗扭；离心力；制动力

1 概述

该工程和谐桥建设项目是危旧房改造项目之一。该地块位于重庆沙坪坝区石门大桥与瓷器口之间沙滨路内侧华宇秋水长天紧邻。危旧房改造项目因无施工便道和永久性消防通道而未能实施，群众意见较大。和谐桥与沙滨路上旧桥横向对接，用伸缩缝结构上断开，对接位置在69号墩K2+540与70号墩K2+580之间，由于车辆进出，横向受力作用于旧桥，验算最不利工况作用下，旧桥结构安全[1]。沙滨路建成于2003年，东起牛滴路西至磁器口约10Km，桥梁全宽32米。主线桥梁路段设计荷载等级为城市A级，为预应力钢筋混凝土简支预应力箱梁，下部为直径1.5米的钢筋混凝土桩柱式桥墩以及挖孔桩基础。

2 旧桥结构受力分析

（1）影响的桥梁基本构件介绍

桥面铺装顶层沥青混凝土为60mm，第二层钢筋混凝土为100mm，混凝土C40。小箱梁长28.5m[2]，截面尺简化方便计算，tw=150mm，hh=1540+160=1700mm，bh=940mmt'w1=250mm，t'w2=100mm，hw=1.35mm。小箱梁安置在盖梁上，盖梁悬挑部分安置4根小箱梁，盖梁悬挑部分长5.6m。盖梁高为2.5，盖梁截面为倒T型。

（2）69号墩盖梁挡板分析

根据JTG D60-2004中4.3.6规定，制动力的标准值为加载长度上计算的总重力的10%计算，加载长度按方案实际情况，只考虑一辆城市B级荷载300KN的加载，制动力F=300×10%=30KN。制动力一部分从桥面铺装传到挡板，一部分力从桥面铺装传到小箱梁，箱梁传到支座，支座传到盖梁，然后传桥墩，传基础。但按最不利来计算，以集中力形式F=30KN制动力直接施加在挡板上。挡板以悬臂板的计算模式计算，取单位长度的形式，按简单的悬臂梁形式来验算根部的正截面，根据图纸033中车道盖梁构造图[3]，悬挑计算长度为l，l=2500-300-500-100=1600mm计算M=Fl=30×1.60=48.0KN·m。直径大于12mm的钢筋为Ⅱ级，As=1130mm。保护层厚度取15mm，ho=295mm，b=850mm[2]。

ρ=As/（bho）=1017/（850×295）=0.4055%

§b=0.55，§=ρfy/（α1fc）=0.004055×300/（1.0×19.1）=0.063

Mu=α1fc bho2§（1-0.5§）=1.0×19.1×1000×2952×0.063×（1-0.5×0.063）=96.7KN·m。Mu>M，所以挡板安全。

（3）最不利位置停车作用下受力分析

对于最不利位置停车工况对69号桥墩上的盖梁进行受力验算因新桥的修建，新桥与旧桥横向对接，对69号墩K2+540与70号墩K2+580之间的桥面进行改造，因车辆的出入，对车辆荷载横向施加于旧桥上面。验算盖梁悬挑部分，其上有4根小箱梁。根据旧桥的桥梁设计和新桥的实际情况，车辆荷载城市B级的横向布置。这个验算主要比较旧桥设计的车道荷载传递给盖梁的力F3和双重车作用下对盖梁的力F4，（F3和F4计算每个箱梁的分力）。计算F1根据CJJ 77-98中4.1.4.2条，小箱梁按简支梁来计算，计算跨度l=28m，qQ=11.0KN/m，P=160KN。

两城市B级车辆作用的位置比较靠近69号桥墩，但是按最不利计算，假设全部车辆自重全部加载到盖梁悬挑上，F4=300×2/4=150KN。F3>F4，所以盖梁安全。

（4）车速15km/h匀速90度转弯作用受力分析

3 结论和建议

结论：（1）车辆（城-B级）刹车制动力F验算对挡板，小箱梁，桥面铺装的受力影响。制动力作用下，验算了Mu>M，所以挡板安全。验算了T1>T扭所以小箱梁安全。（2）最不利位置停车工况构件受力分析，分析对桥面铺装，盖梁受力影响，Fl>F轴所以桥面铺装安全。F1>F2，所以盖梁安全。（3）车速15km/h匀速转弯构件受力分析，分析对小箱梁的受力影响，T1>T扭2，所以小箱梁安全。

建议：（1）因为车辆随时出入，横向和纵向都有荷载，建议在桥梁连线旧桥那一跨悬挑部分四根小箱梁支座换为盆式约束支座。（2）因为车辆转弯时的离心力比较大，对桥梁桥面铺装影响比较大，旧桥的桥面铺装也有10年了，建议桥面铺装换新的。

参考文献：

[1]《城建档案卷》（沙坪坝嘉陵江滨江路磁器口至石门大桥B标段竣工图）.

[2]《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004.

[3]《城市桥梁设计荷载标准》CJJ 77-98.