隨著我國軌道交通的高速發(fā)展，橋梁建設(shè)事業(yè)發(fā)展迅速，但目前設(shè)計人員主要關(guān)注橋梁結(jié)構(gòu)的分析、設(shè)計和施工方法及工藝，而已建橋梁的檢測和加固維修卻成為橋梁工程界的薄弱環(huán)結(jié)。隨著時間的推移、重載列車的開行及列車速度的提升，我國在上世紀修建的部分橋梁的承載力、剛度不足的問題日益嚴重，對列車行車安全造成威脅。然而廢除這些橋梁重建新橋，不但要耗費大量的資金，而且會阻斷交通。而對舊橋加固，不但比新建橋梁節(jié)省60%以上的資金，而且選取合適的加固方法還能保證正常交通。因此，對已有病害橋梁提出行之有效的加固方法，在我國鐵路建設(shè)發(fā)展中具有重要的意義。本文以T型簡支梁橋為例，采用MIDAS／CIVH 有限元軟件計算橋梁加固前后在中活載作用下的豎向位移和橫向位移，檢驗加固效果。
本文選取京廣線上某單線特大橋的3孔32．6m簡支梁做為計算工點。主梁采用兩片32m后張法預(yù)應(yīng)力混凝土T梁并置而成，橋墩為鋼筋混凝土圓形橋墩，橋墩直徑1．7 m，基礎(chǔ)采用4根1．0 m鉆孔樁。加固前橋梁結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
1、加固措施
1．1 橋梁存在的問題
T梁之間有橫向聯(lián)結(jié)時，橫向聯(lián)結(jié)的主要作用是保證各片主梁能連接成整體，共同參與受力，還要承受橫向水平力及偏載等作用。T梁之間的橫向聯(lián)結(jié)越強，每片梁承受的荷載就越均勻。如果T梁之間無橫向聯(lián)結(jié)或是橫向聯(lián)結(jié)較弱，組合T梁中的每片梁的受力會近乎于單梁。加固前，橋梁僅在跨中采用一道橫隔板將兩片T梁聯(lián)成一體，這種結(jié)構(gòu)橫向聯(lián)系較弱，當(dāng)車速提升時，橋梁跨中橫向振幅常有超限的情況。
1．2 橋梁加固方法
本文采用加強橫向聯(lián)系以及加大橋墩截面尺寸的措施來加固該橋。對3孔32．6 mT梁橋的加固方案為偏離支座中心線每4 m增設(shè)l道橫隔板，每跨共增設(shè)6道橫隔板，加固示意圖如圖2所示。并且將橋墩的縱向尺寸加寬到1．9 m，橫向尺寸加寬到3．7 m，橋墩加固示意圖如3所示。
2、橋梁空間有限元模型的理論分析
2．1 建立模型
針對本橋T梁情況，由于其容易發(fā)生畸變與翹曲，箱梁畸變計算方法不適于T梁的畸變分析?？鐚挶群苄〉慕M合型T梁屬于深梁，用一般空間梁段單元法分析不合適。鑒于此，本文建模使用的是梁殼組合單元法分析。
橋梁的位移模式采用梁殼組合模型對全橋進行離散，為降低結(jié)構(gòu)的自由度數(shù)，引入截面的剛周邊假定，考慮截面的翹曲變形，凝聚以后的每片T形粱模型的自由度分別為：梁體上緣橫向位移
、梁體下緣橫向位移
、梁體豎向位移
梁體上緣縱向位移
梁體下緣縱向位移
、梁體上端繞豎直軸緣縱向位移Y軸的轉(zhuǎn)角位移
梁體下端繞豎直軸Y軸的轉(zhuǎn)角位移
。節(jié)點4剛接于節(jié)點2，節(jié)點5剛接于節(jié)點6。用同樣的方法可求得節(jié)點7～ 節(jié)點12的約束方程。對于橫隔板，采用板單元建模，邊界節(jié)點分別與節(jié)點4，5，i0，11，3，7剛接。單T形和雙T形梁的分析模型分別見圖4及圖5。
兩片T梁的分析模型如圖6所示。建立此模型的思想如下：將T梁離散為n個梁殼組合單元；頂腹板采用殼單元模擬，底板采用梁單元模擬，墩采用空間梁元建模。
本文采用上述理論，以MIDAS／CIVIL建立加固前后的單梁和墩梁體系單跨的有限元模型。墩底固結(jié)為輸入墩底6個方向的剛度的方式建模。本文共分析了單梁及墩梁體系加固前后共4種工況。由于篇幅所限，本文只列出加固前后墩梁體系有限元模型示意圖，見圖7、圖8。
2．2 加固前后橋梁剛度對比分析
?。?）加固前后豎向剛度對比分析。列車運行時，巨大的沖擊作用要求橋梁必須具備足夠的強度、剛度與穩(wěn)定性，以保證列車安全、平穩(wěn)通行?！惰F路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》 規(guī)定，簡支梁由于列車豎向靜活載所引起的豎向撓度不應(yīng)超過橋梁計算跨度的1／800。本文分別進行了單梁和墩梁體系的加固前后的豎向撓度對比，橋梁靜活載采用中活載。通過對兩種體系加固前后的模型加載計算，求出其豎向的最大位移，以對其豎向剛度進行檢驗，計算結(jié)果如表1所列
?。?）加固前后橫向剛度對比分析。由于列車過橋時列車輪對的蛇形運動以及軌道不平順、車輛輪緣錐度、機車車輛質(zhì)量和災(zāi)禍的不對稱等等，使橋梁產(chǎn)生橫向振動?！稑蛞?guī)》 規(guī)定，在列車搖擺力、離心力和風(fēng)力的作用下，梁體的水平撓度應(yīng)小于或等于梁體計算跨度的1／4 000。
本文對32 m簡支梁分別進行單梁和墩梁體系的對比分析。計算荷載為列車橫向搖擺力100kN，水平風(fēng)力取1．5 kPa，采用線荷載的形式作用在橋梁腹板平面上。計算結(jié)果如表2所列。
3、結(jié)論
通過建立32 m 簡支梁加固前后的有限元模型進行理論計算。從計算得到的兩種體系加固前后的在中活載作用下的位移變化可得如下
?。?）加固前，單梁和墩梁體系的豎向和橫向剛度雖然均滿足設(shè)計規(guī)范要求，橋梁的豎向剛度有很大的富余，但墩梁體系的橫向剛度已經(jīng)很接近限值，這是非常不安全的。雖然滿足設(shè)計規(guī)范要求，但可能不滿足檢定規(guī)范要求，橋梁加固前現(xiàn)場檢測結(jié)果也表明列車通過時部分橋梁動力響應(yīng)值超標(biāo)。
（2）加固后，兩種體系的豎向剛度變化不是很明顯，而橫向剛度卻有顯著的提高。說明增加橫向連接系的方法能有效地提升組合式T形梁橋的橫向剛度。
