陈 敏

（江西省交通投资集团吉安管理中心，江西 吉安 343700）

刚架拱桥以自重轻、构件数量少、施工便捷、经济性能好等优势在20世纪八九十年代期间被大量修建。据不完全统计显示，我国刚架拱桥修建累计达3万余延米[1]。随着服役时间的增长，也凸显出整体性能差、稳定性不足、大量开裂、承载能力不满足现在迅猛发展的交通需求等问题[2]。但对比拆除重建而言，对其结构的加固不仅能够节约60%~70%成本[3～4]，还可以大大减少工期，对交通影响降至最低。

巴彦岱大桥设计荷载标准为汽－超20级、挂车－120，桥面分布4.5m人行道+1m分隔带+6m慢车道+3m分隔带+17m快车道+3m分隔带+6m慢车道+1m分隔带+4.5m人行道，共计宽46m。因全桥较宽，故横向设置分为左幅、中幅、右幅。其中左幅和右幅相同，为人行道、1.0m分隔带和慢车道桥，中幅为快车道桥。立面图如图1所示。

图1 桥梁立面图

根据《巴彦岱大桥健康评估报告》，巴彦岱大桥主要病害为：全桥各拱肋间横向联系较差，拱肋局部出现竖向裂缝。各结构部位均存在一定的病害情况，为进一步确认本桥的健康状况，进行结构验算。

2.1 有限元模型建立

采用Midas/civil有限元结构计算软件，建立有限元模型，对该桥进行内力计算。鉴于左、中、右幅桥成对称结构布置，且独立受力，故取左幅（5片拱肋）和中幅（7片拱肋）分别进行有限元建模计算。桥面系结构以荷载的形式作用于梁结构上。

2.2 加固前承载力验算结果

原桥加固前验算工况组合考虑最不利情况，左幅桥是人行道和慢车道作用，中幅桥为快车道桥，主要考虑公路－II级产生的车道活载，另外应考虑自重恒载、升降温20度等荷载影响。根据以上荷载组合得到最不利情况下原桥的内力值，再选择5处最不利截面，即肋拱脚截面、L/8、L/4及L/2截面进行正截面承载力验算。

经验算结果显示，原桥中幅4#肋拱L/2截面在某工况下出现拉应力170.61kN，拱桥本是受压构件，因此承载力不足。

3.1 加固方案

从检测报告中可以看出，该刚架拱桥因拼装构件较多，且服役时间较长，拱肋间横向联系较弱，为提高巴彦岱大桥的整体性，提高协同受力能力，因此增设钢筋混凝土横向联系。

具体方案为每片拱肋的L/4～3L/4范围底板粘贴厚度为6mm的钢板，并外箍U型钢板条，钢板条的净距为30cm。为解决刚架拱桥横向联系较弱等问题，增强整体性，故在各拱肋及各幅桥之间增设厚度为15cm钢筋混凝土横系梁。

3.2 加固模型建立

加固后仍采用Midas/civil有限元软件，对结构开展内力计算。鉴于增设横系梁，提高了拱肋间的整体性能，可作为整体结构进行建模，共计17片拱肋。但考虑左、中、右幅桥中心对称，可简化计算，取左幅桥+1/2中幅桥拱肋，共计9片肋进行计算。加固后的截面采用组合截面。

3.3 加固后验算结果

加固后验算中的各个工况组合情况与左幅加固前使用阶段荷载组合相同。根据有限元软件空间模型内力计算结果，选择最不利截面，进行正截面承载力验算。

表1 加固后L/2正截面承载力验算

本文通过对巴彦岱大桥加固前后的有限元分析，得到以下结论：

（1）加固前，巴彦岱大桥出现竖向开裂、整体性能较差等问题，运用MIDAS/Civil有限元软件进行计算，中幅4#肋的L/2正截面在某工况下出现了轴向拉力170.61kN，按照偏心受拉构件计算，承载力不满足要求，亟需加固。

（2）通过经验和常用加固方案的比选，决定对拱肋的L/4～3L/4采用增强横向联系和粘贴钢板组合的方式进行加固，经验算，所有肋各截面正截面承载力满足使用要求，并有效地封闭裂缝和提高了结构的刚度，加固有效。

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