赵帅奇

（山西晋宇路桥工程有限责任公司,山西 太原 030000）

0 引言

T 梁桥复合桁架横向整固技术是目前桥梁工程建设环节非常重要的施工技术类型，使得四种桁架结构达到稳固的效果。应用有限元ABAQUS 模拟计算分析，其主要特点是进行中载、偏载方面的分析，掌握载荷数据信息[1]。以工程案例作为基础，进行实用参数和技术状态的模拟与计算，总结出主三角桁架结构、K 型桁架结构整固效果得到提升，满足应用技术的要求，为今后相同类型工程项目建设实施提供支持。

1 案例和整固方案

某桥梁项目选用T 梁结构，按照工程施工标准要求，进行合理的简化、改进与分析，从而为后续施工奠定基础。该工程的长度设计为60 m，高度设计为1.68 m，桥梁设计有5 根横向T 梁，且T 梁的翼缘设计为1.6 m，厚度设计为0.18 m。此外，T 梁相互间的对接宽度设计为0.8 mm。整个桥梁采用3 跨结构，每个跨度长度为20 m，在各跨度的端部位置设置横隔板。

通过将混凝土材料灌入钢管内部，采用复合桁架结构形式，有效提升结构的抗压和抗拉性能。在桁架装配完成后，通过预制孔洞的方式方便快捷地充注混凝土，实现现场施工的便利。桁架系统横向布置在T 梁之间，通过调整T 梁的应力状态，增强横向结构性能，从而提升整体性能。该方法具有高预制强度和轻质化特点，且能快速恢复通行，是常见的整固方案之一。为确保复合桁架整固效果达标，保持T 梁翼缘部位的应力状态，并在T 梁桁架接触点设置长1 m、高0.1 m 的矩形垫板。结构选择混凝土填充的钢管外壳，并包裹8 mm 厚度的钢板。顶部垫板采用锚栓连接，复合桁架与底面焊接，形成稳固的整体结构[2]。

2 重点参数和计算模型

通过采用ABAQUS 有限元分析工具，对钢混结构进行详细研究，重点关注分离型、组合型和整体型三种模拟分析方法。该文主要选择复合桁架的方式进行加固处理，以掌握这些措施对桥梁形变的影响。考虑该项目的研究目标，不必对混凝土与钢筋的相互作用和影响进行详细分析，因此，需要结合实际采取整体式模型进行全面分析。在整体模型建立的过程中，设定了性能参数、钢筋配筋率等多项参数，通过对这些参数的换算和分析，将内部钢筋均匀地分布在结构内部，并将其与混凝土相融合，以满足均匀性的要求。

2.1 材料与荷载参数计算分析

该桥梁工程材料与车辆荷载参数分别见表1~2。

表1 材料参数

表2 车辆参数

2.2 网络模型和边界条件

通过应用有限元ABAQUS 模型展开分析，建设数理模型。在模型的构建过程中，对桥梁的不同方向进行合理划分。具体而言，将桥面板的高度方向划分为Y 轴方向，横向划分为X 轴方向，而纵向则对应于Z 轴。在网络划分的过程中，采用线性的C3D6 楔形单元和线性的C3D8R 六面体单元，以确保模型的精确性和可靠性。通过将问题分解成这些单元，能够更加准确地对结构进行建模，从而得到更接近实际情况的仿真结果。在模型的边界条件设置中，针对不同区域进行约束的安排[3]。具体而言，在模型的梁底部高度为0 m、40 m 和60 m 的区域，设置两向（X 和Y 方向）的约束。而在梁底部高度为20 m 的区域，则设置三向（X、Y 和Z 方向）的约束。这样的边界条件的设定基于目前支撑部件的结构性能进行分析，以确保模型在仿真过程中的合理性和准确性。

3 不同方案的整固功效影响探讨

针对不同方案分析，为探明不同结构复合桁架的加固效果，该研究深入分析各种配置下的复合桁架整固效果，以确定最佳的整固方式，满足桥梁工程建设的需求。跨中各梁底一排桁架整固时测点挠度分布以及跨中各梁底（两排）桁架整固时测点挠度分布分别见表3~4。

表3 跨中各梁底一排桁架整固时测点挠度分布

表4 跨中各梁底两排桁架整固时测点挠度分布

该文将介绍四种不同的复合桁架设计方案：

方案Ⅰ：长通底梁三角型复合桁架；

方案Ⅱ：分离底梁三角型复合桁架；

方案Ⅲ：长通底梁K 型复合桁架；

方案Ⅳ：分离底梁K 型复合桁架。

同时，将探讨在复合桁架整固处理中所关注的关键问题，以及如何在不同工况下进行分析和优化。复合桁架的设计方案是桥梁工程中的基础，不同的方案选择将直接影响桥梁的整体性能。方案Ⅰ和Ⅱ采用了不同的底梁结构，其中方案Ⅰ采用长通底梁，方案Ⅱ采用分离底梁，方案Ⅲ和Ⅳ则在底梁的基础上加入了K 型结构。这些方案的选择需要综合考虑桥梁的跨度、荷载条件、材料成本等因素，以便选择出最合适的设计方案。

在复合桁架的整固处理中，一个主要目标是确保桁架内部各个节点的连接牢固，以及减小桁架的挠度峰值参数，从而实现整个桁架结构的均匀受力。在中载运行条件下，观察到中梁的一些关联区域出现了跨中挠度峰值现象。为了优化整固效果，需要详细分析A3 检测点的挠度削弱率和减小量，通过对比不同方案在中载条件下的表现，找出最优解。而在偏载条件下，则发现载荷中心的第二片T 梁底部出现了挠度峰值。因此，在偏载方案确定的阶段，需要集中关注A2 检测点的挠度削弱量和减小量，有助于选择出在偏载情况下最合适的复合桁架设计方案[4]。

3.1 中载工况下的整固功效对比分析

经过对以上内容的详细分析，发现在中载工况条件下，这四种结构形式的复合桁架能够有效满足受力条件的改善要求，使得跨中的曲线变得更加平稳。在桁架整固操作方面，采用长通底梁型复合桁架进行整固处理，其效果得到全面的提升。例如，在进行单排桁架整固作业时，主要选择长通底梁K 型复合桁架进行整体调节，其中跨中的挠度削弱率约为16%左右；而在同等条件下，采用分离底梁K 型复合桁架进行整固时，跨中的挠度削弱率约为12%左右。与三角形复合桁架的整固效果进行对比分析后，可以得出结论：K 型复合桁架整固效果得到全面的提升。以两排桁架整固作业为例，两种K 型复合桁架整固操作中，跨中部位的中梁底的挠度削弱率约为16%~17%；而在同样的条件下，两种三角桁架整固操作中，跨中的梁底挠度削弱率在约14%左右。从这些数据可以清楚地看出，长通底梁K 型复合桁架的整固效果相对较好，能够满足桥梁使用的要求。

3.2 偏载工况下的整固功效对比分析

在偏载情况下，桁架单梁的受力状态及其挠度特性对桥梁结构的安全性和稳定性具有重要影响。有关各测点挠度分布见表5~6。

表5 跨中各梁底一排桁架整固时各测点挠度分布

表6 跨中各梁底两排桁架整固时测点挠度分布

研究发现，针对这种情况，四种不同类型的桁架单梁均经历了有效的受力改善，相应的挠度曲线呈现出平缓的变化趋势，为偏载状态下桁架单梁性能的优化提供了有益线索。与中载情况相类似，偏载条件下的研究结果表明，采用长通底梁K 型桁架可以进一步提升整体的结构整固效果。值得注意的是，尽管四种整固方案之间的效果没有显著差异，但长通底梁K 型复合桁架在特定情况下表现出更佳的整固效果。比如，在两排桁架加荷操作中，使用长通底梁K 型复合桁架来整固跨中A2 位置，挠度削弱率约为21.5%左右。相比之下，采用分离底梁K 型复合桁架时，同等条件下的挠度削弱率约为18%左右。这意味着在这种情况下，长通底梁K 型复合桁架的整固效果更加显著。类似地，在单排整固中，当跨中A2位置应用长通底梁K 型复合桁架时，挠度削弱率约为19%左右，而使用长通底梁三角型复合桁架时，同一位置的挠度削弱率约为17%左右。这些结果清楚地显示，在偏载情况下，K 型复合桁架相对于三角型复合桁架具有更强的整固效果。

4 结论

综合上述研究结果，该文针对横向整固T 梁桥复合桁架技术进行全面的分析和探讨。在中载和偏载情况下，四种不同类型的复合桁架方案在受力状态和挠度特性方面均得到有效改善，为桥梁结构的安全性和稳定性提供了有益的优化方向。

（1）在中载运行条件下，通过比较A3 检测点的挠度削弱率和减小量，发现长通底梁K 型复合桁架方案相较于其他方案表现出更好的整固效果，而各个方案之间的差异并不显著。这表明在中载状态下，横向整固T 梁桥复合桁架技术在一定程度上可以提升整体结构的稳定性。

（2）在偏载情况下，注意到四种不同类型的桁架方案均实现了受力改善，挠度曲线呈平缓变化趋势。与中载类似，长通底梁K 型复合桁架方案在偏载情况下也表现出更好的整固效果，但在四种方案之间并未呈现显著差异。这表明横向整固T 梁桥复合桁架技术在偏载状态下能够有效地增强结构的稳定性和安全性。

（3）综合考虑中载和偏载条件下的研究结果，长通底梁K 型复合桁架方案在整体受力改善和挠度削弱方面都表现出较为突出的优势。然而，需要注意的是，不同桥梁结构的特点和实际应用环境可能对复合桁架技术的选择产生影响。因此，在实际工程中，应根据具体情况综合考虑各种因素，选择合适的复合桁架方案，以达到最佳的整固效果和结构稳定性。