B匝道桥（共9篇）
B匝道桥 篇1
摘要：主要介绍了青山枢纽立交B匝道桥上、下部设计方案, 以及采用MIDAS程序计算预应力箱梁的过程、独柱墩双向受力计算及抗倾覆稳定性计算, 可为此类预应力箱梁设计提供一些借鉴。
关键词：箱梁,抗倾覆,双向受力薄壁墩,MIDAS
青山枢纽互通立交位于贵遵复线起点与杭瑞高速交叉处, 贵遵复线改扩建工程对青山枢纽立交进行了改造, 在贵遵复线改扩建施工过程中根据贵州省路网规划, 兰海高速崇溪河至遵义段扩容工程终点段利用遵义外环高速与贵遵复线青山立交直接对接, 在现状Y型枢纽立交基础上, 增设与贵阳方向连接的4条匝道, 其中青山枢纽立交B匝道桥为跨越贵遵复线及村道而设, 桥梁设计角度为90°, 桥梁中心桩号为BK0+212, 桥孔布置为2×30m+ (30+37+30) m+2×30m。全桥平面分别位于R=200m右偏圆曲线及缓和曲线上, 设计为预应力混凝土等高连续箱梁, 桥长为220m, 墩台径向布置。第二联中第4、5孔跨越贵遵复线 (见图1) , 匝道轴线与贵遵复线设计线交角45°, 要求净高不小于5.0m;第1孔跨越村道改路, 交角94°。
本桥采用等截面预应力混凝土连续箱梁。桥面宽0.5 m (防撞墙) +11.5 m (行车道) +0.5 m (防撞墙) , 地震基本烈度Ⅵ度, 本桥设计荷载等级为公路-Ⅰ级, 1~3、5、6号桥墩采用双圆柱墩, Φ1.6m墩身, Φ1.8m嵌岩桩基础;4号墩位于贵遵复线分离式路基主线中分带上, 桥墩设计交角65°。设计为矩形薄壁墩, 承台接Φ1.8m桩基础。
1 预应力箱梁主梁设计
本桥共分三联, 均为预应力混凝土箱梁, 由于本桥为项目开工两年后期增加的变更桥梁设计, 剩余工期紧张, 为保证三联箱梁能同时施工, 第一、三联箱梁设计为单端张拉, 第二联箱梁设计为顶板张拉, 4号墩位于贵遵复线分离式路基中分带内, 桥墩处中分带宽4.7m, B匝道与贵遵复线实际交角45°, 若采用斜桥方案内外侧腹板长度差值大, 纵梁及横梁受力均较复杂, 设计方案拟充分利用贵遵复线中分带空间, 4号墩设计为近双支点薄壁墩, 斜置25°, 上部箱梁按正桥设计, 4号墩顶横梁加宽。
箱梁横截面为单箱双室截面, 梁高为2.1m, 箱梁顶板宽12.5m, 底板宽8.5m, 两侧翼缘悬臂长度2m, 箱梁顶、底板在墩台顶厚45cm, 跨中段厚25cm, 顶板变宽段通过1.5m过渡, 底板变宽段通过7m过渡, 跨中附近梁段范围内腹板宽度为50cm, 第二联设计为顶板张拉, 为满足腹板钢束保护层厚度及顶板开槽尺寸, 联端腹板设4m长80cm等厚段, 接4m渐变段至跨中, 箱梁中支点腹板设7m渐变段过渡, 断面结构尺寸详见图2。
预应力箱梁按A类预应力构件设计, 箱梁混凝土标号为C50, 腹板竖向设3排预应力钢束, 共计18束Φs15.2-12钢束, 腹板束均为双端张拉, 张拉锚固于顶板, 顶板张拉槽间距1.8m, 底板设齿板束, 布置Φs15.2-10短束共16束, 底板束为单端张拉, 梁端为锚固端, 张拉端位于梁体内, 中跨底板钢束横向交替布置, 间距20cm, 钢束布置见图3、图4。
4号墩中横梁支座正距3.172m较小, 经计算采用钢筋混凝土结构不满足结构安全要求, 对4号墩施加横向预应力, 考虑横梁钢束长度较小, 为减小钢束预应力损失, 钢束张拉方式采用单端张拉, 横梁宽3.5m, 竖向布置一排钢束, 共计6束Φs15.2-11, 钢束布置见图5, 利用主梁纵向模型计算得到恒载及活载支反力, 对于横梁两侧一半箱宽加横梁宽加一半箱宽范围内的恒载重量按均布荷载加载在箱宽上, 其余恒载支反力按三个集中力加载在箱梁腹板中心处, 活载可在全箱宽范围内动态加载, 横梁计算结果满足规范要求。
主梁计算程序采用空间程序MIDAS 2015进行计算分析, 单元模型见图6, 纵梁计算时根据施工阶段受力情况, 共计划分4个施工阶段, 其中第一阶段为浇注并张拉纵向预应力钢束, 第二阶段为浇注混凝土桥面铺装及防撞墙, 第三阶段为浇筑沥青混凝土桥面铺装, 第四阶段为成桥十年使用阶段。支座不均匀沉降按隔墩5mm考虑, 考虑沥青混凝土铺装的影响, 竖向日照正温差计算的温度基数T1取14℃, T2取5.5℃, 负温差计算的温度基数T1取-7.0℃, T2取-2.75℃。
小半径预应力曲线桥易出现支座脱空, 上部计算过程中结合桥宽偏载布置了3个车道, 最外侧行车道中心线距防撞墙内缘1.4m, 各偏载工况组合中全桥最小支座反力为1170k N, 未出现支座脱空, 应力也满足规范要求, 其主要计算结果见表1。
通过计算结果可得, 纵向箱梁顶板张拉箱梁拉应力主要出现在端支点, 中支点可通过调整束形解决应力问题, 由于采用顶板张拉, 梁端无腹板束通过, 仅有底板束通过, 端支点拉应力较大, 设计中可加大底板束起弯角, 增加锚固点距梁底距离来改善应力分布, 构造设计中宜加大端横梁附近底板厚度, 满足钢束保护层厚度;另外, 第一排顶板张拉槽口位置距横梁距离也宜适当, 过近对横梁主筋破坏严重, 不利横梁受力, 距离过远对端支点应力不利, 此类箱梁端横梁计算应留有适当安全度, 考虑槽口对横梁的削弱, 支座间距宜合理选择, 必要时可增加支座数量, 以改善端横梁受力。顶板开槽尺寸不宜过大, 张拉千斤顶采用轻量化型, 可采用分批张拉, 钢束与顶板夹角不宜过小, 以减小锚下应力, 避免结构出现劈裂破坏。
2 双向受力薄壁墩计算分析
受贵遵复线中分带宽度限制, 4号墩斜置25°, 薄壁墩横桥向底宽3.5m, 顺桥向宽1.5m, 为加大支点间距, 墩顶设横向加宽至5m, 支座间距3.5m, 墩立、平面图详见图7、图8。
下部结构的计算根据全联桥墩刚度进行分配各墩纵、横向力, 4号墩按照双向受力构件计算, 其抗弯贯矩及受力按斜交角进行分解, 支座传递的竖向力通过上部模型计算结果取用, 经验算4号墩为小偏心受压构件, 墩柱计算长度系数偏安全地按一端自由一端固结取用, 墩柱裂缝计算结果见表2。
3 结构抗倾覆稳定性计算分析
第二联箱梁位于R=200m的右偏圆曲线及缓和曲线上, 2、3、5号墩为双园柱间距6.5m, 4号墩支座正距3.172m, 考虑曲线半径小及4号墩支座间距较小, 对上部结构进行了抗倾覆验算, 抗倾覆计算中选取倾覆轴是很关键的, 依据倾覆轴外侧再无支座支撑及倾覆轴与桥梁曲线外边缘所围面积最大两个原则, 确定倾覆轴为3、4号墩外侧支座连线, 主要计算两种工况, 工况一为公路-I级荷载;考虑实际运行车辆存在超载情况, 工况二为重车自定义车辆荷载, 按公路桥涵设计通用规范《JTG D60-2015》55t车辆荷载车列密集布置, 取前后车轴距3.2m布置, 横桥向局部最多可布置两列重车, 倾覆示意详见图9。
抗倾覆弯矩主要由梁体自重产生, 倾覆弯矩主要由倾覆轴外侧汽车偏载产生, 抗倾覆稳定系数为二者之商, 两种工况抗倾覆稳定系数计算结果见表3, 本桥抗倾覆计算结果富余量较大, 远大于规范要求值, 设计方案满足桥梁抗倾覆稳定性安全要求。
4 结论
通过青山立交B匝道桥上部顶板张拉箱梁及下部结构计算分析, 供以后相近桥梁设计提供一些借鉴:
(1) 顶板张拉箱梁可满足多联预应力箱梁桥同时施工, 需合理设置顶板槽口与端横梁的距离, 钢束束数不宜过大, 腹板束与箱梁顶板起弯角不宜过小。
(2) 对与墩柱斜置的箱梁桥宜按双向受力构件计算下部结构。
参考文献
[1]中华人民共和国交通运输部.JTG D60-2015公路桥涵设计通用规范[S].北京:人民交通出版社, 2015.
[2]中华人民共和国交通部.JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京:人民交通出版社, 2004.
[3]中华人民共和国交通运输部.JTG B01-2014公路工程技术标准[S].北京:人民交通出版社, 2014.
[4]黄侨, 王永平.桥梁混凝土结构设计原理计算示例[M].北京:人民交通出版社, 2005.
[5]王希超.新丰公公分离式预应力连续箱梁设计浅析[J].北方交通, 2012 (4) .
[6]王希超.4-25m预应力连续箱梁设计浅析[J].北方交通, 2011 (4) .
[7]王超.高台子互通式立交A匝道桥的设计与施工注意事项[J].北方交通, 2007 (12) .
浅析匝道桥施工方案的制订 篇2
【关键词】匝道桥；施工方案；方法
要想建设质量合格的匝道桥，建筑施工企业就要考虑各方面的因素。首先要考虑的就是施工的可行性，从当前的实际出发，实事求是看该方案的实行力度，在当前的事实面前定夺实现的可能性；其次要考虑的是方案中技术的选择、施工过程是否安全及经济效益的合理性。一般的方案都要选择当前先进的技术方法，选择最新的工艺和建筑材料，从而缩短工程的耗时，整体提高经济效益。然而这一切都要建立在符合安全规则的前提下，采取有技术安全及质量安全保证的施工措施。现今的社会竞争日趋积累，经济合理也是施工方案中必须着手考虑的关键，所谓的经济合理就是要求施工过程坚决杜绝浪费，采取前言的方法节约费用、缩短工期，将整体的费用降到最低。
施工方案的具体内容包含有施工的流向，施工的顺序，选择施工方法，选择施工的器械，施工段的组织及其流水作业的部署安排，施工的力量的部署等等。
1．施工流向和施工順序的确实
1.1施工流向的确实
施工流向主要解决的是施工顺序的安排，它涉及到各个小工程排序的先后，考虑到相关的地质条件、气候因素和经济问题，是方案制定的基础。匝道桥在施工的时候容易受到天气的影响，随季节而变化。在雨季的时候，河面的水位较高，匝道桥的中心位置施工较难，因此常在岸的两侧搭棚建设。此种方法要安排较多的施工人员开展工程，施工材料也要配送到两岸，相对费用较高，成本较高，因此要统筹考虑，做好事先的预算。在旱季，河面水位较低，施工流向开始从两岸流向河中心，施工重心可集中到一处，桥墩的施工一般是根据基础施工而定。此外，城市立交工程的施工流向不仅有横向的施工流向，同时还存在纵向的施工流向。
1.2施工顺序的确实与安全措施
施工顺序的确实关系到施工工艺的顺序和组织之间的关系，前者是客观的条件，后者是主观因素，可以适时进行优化，以求降低成本、取得最好的经济效益。
2.施工方法的选择
选择合理的施工方法是制定整个方案的核心，在整个匝道桥的施工过程中起到了决定性的作用。在保证安全的前提下，一项工程可选择多种施工措施。工程中的各个分项、分部分可选择多种施工方法，挑选多种施工器械进行操作。各施工方法之间有着不同的优缺点，同时适用于不同的工程，因此施工方法的选择要以经济效益为前提，灵活选择，以期达到效益高而且工期短的目的。
因车辆改移需将本来双幅四车道行驶的车辆压缩到单幅单车辆通行，直接影响到行车畅通，存在较大安全隐患，故施工安排尽量避开一些繁忙的交通时间。施工前需对主线行车进行交通布控。警示标志牌布置方式为：
2.1车道封闭侧交通标志
车道封闭侧在前方900米处开始做警示引流标志，分别在900米、500米处设“前方施工、车辆慢行”标志，在700米、400米及100米处摆放限速标志，在300米、200米处摆放改道标志及交通疏导标志，在改道车道封闭前方摆放防撞水马及导向进行导流，车辆通过临时中央分隔带开口部改移到另一侧单车道通行；
2.2车道变窄前方交通布控
车道变窄幅交通由单向双车道变到双向单车道通行，与对向行驶的车道之间没有防撞设施，所以前方交通警示标志及限速标志特别重要。在前方900米处开始做警示引流标志，分别在900米、500米处设“前方施工、车辆慢行”标志，在700米、400米及100米处摆放限速标志，在400米、200米处摆放车道变窄标志及交通疏导标志，在改道车道改移前方200米开始摆放导向标志及锥桶渐变进行导流，车辆由双车道通行改为单车道通行；在中央开口部部分摆放防撞水马进行防护，并在前方摆放防撞沙堆进行防止失控车辆撞入对向车道。
2.3中间分隔墩布置
车道改移到一幅后，因两个车道车辆为相向行驶，为保证车辆安全，在车道两侧摆放限速15km及“慢”行标志，两车道间每10米摆放一个锥桶进行隔离，锥标采用水泥钉固定在路面上。在单车道通行尾端设置向右改道标志。
2.3.1交通管制：为避免部分驾驶员不自觉遵守提示内容进行减速，在进入施工点后超速造成安全事故，需采用强制措施迫使其进行减速，每个便道处前方设置交通警示灯一个，并设置交通协管员1名，引导车辆改道通行。
2.3.2交通维护
我部设立一支由8人组成的交通维护队伍，每天24小时对改道现场进行交通维护，及时修复损坏的交通标志。
3.选择施工机械设备
当前的科学技术不断前沿化，施工器械的选择也开始在施工方案中占有一席之地，机械化的施工不仅能节约劳动力，而且能提高效益。因此施工设备的选择显得尤为重要，这一选择过程就涉及到器械的数量、器械的型号、器械的种类，是施工方案制定的中心环节。
在选择施工器械的时候首先要考虑主导工程的施工器械，在保证器械可正常运行的前提下，结合主导工程的特点和其它条件参考不同的单价、工程规模的大小进行选择；其次，在选择主导器械配件的时候要考虑其运作能力，器械整体的生产能力要相协调、相一致；最后，在选择施工器械的时候要适时地结合施工现状，若是工程量较大的施工，施工器械不可太复杂，以免增加维修的复杂性，若是工程量较为分散的工程则尽量选择多用途的器械，以使器械得到最大的使用，同时提高效益。
4．施工力量的部署
匝道桥施工的施工力量主要包含有劳动力的劳动能力和数量、劳动力生产效率的高低，器械的施工能力、数量和器械效率，技术管理人员的技术性和管理能力，技术员技术的不同种类。熟悉了解一个工程的施工力量将有利于方案的制定，是完善施工方案的重要方法，能为施工方案的安排做出相应的引导。施工力量的部署是一项有预见性的工作，关系到整个工程的成败，是整个工程的基石，因此在部署施工力量的时候要十分谨慎。以下是几个注意点：
4.1施工力量的部署和施工方法和施工器械密切相关，在部署过程中要整体考虑；
4.2部署施工力量和施工工作面的大小（下转第268页）（上接第254页）密切相关；
4.3部署施工力量和整个工程工程量的大小相关；
4.4部署施工力量和施工顺序及施工阶段的划分相关；
4.5部署施工力量的时候要细致到每一个细节，不可忽视每一个堆场，以免施工的时候发生意外无以应对，事前可做建设性的假设安排及应对方案。
5．结语
匝道桥施工方案的选择在匝道桥的施工中起到了越来越关键的作用，在制定过程中要考虑施工顺序、施工流向，做好资料的调查和研究，灵活选择施工方法和施工器械，事先做好施工力量的部署，掌握方案制定的技术措施，力求达到最好的经济效益。■
【参考文献】
［1］交通部.公路桥涵施工技术规范，JTJ041～2000，北京:人民交通出版社, 2000.
［2］浅议预应力混凝土连续梁桥施工控制，山西建筑，2009,(20).
［3］杨五七.桥梁大体积混凝土施工技术[J].中国高新技术企业.2010（04）.
连续板梁匝道桥施工 篇3
关键词：匝道桥,连续板梁,施工
1 工程概况
宁波绕城高速某匝道桥为E匝道跨小河的构造物,桥梁设计角度为90°,共5孔,桥孔布置为(2×20+22+2×20) m钢筋混凝土连续空心板,全长107 m,本桥跨越小河,交角为135°,2号,3号墩在水中,小河常水位1.20 m,桥面最高处标高约为4.5 m。其上部处于E匝道与H匝道的交叉处,为变宽的异型板桥,板梁宽度由18.50 m渐变至8.12 m,全桥翼缘宽度不变,仅变化腹板。其0号台横跨E匝道,H匝道,全桥以E匝道平面设计线为准设计,所有的墩台轴线与E匝道的设计线成90°。全桥处于R=800 m的右偏圆曲线和缓和曲线内。
主梁采用钢筋混凝土连续空心板,空心板为变宽,两侧翼缘悬臂长度2.0 m,板高1.1 m,板内空心圆洞直径80 cm,在各支点处渐变为直径50 cm,渐变长度为3 m;支点处设置墩横梁,桥面横坡由板斜置及桩柱高差形成。
本桥下部结构为柱式墩、台,钻孔灌注桩基础。0号台为三柱式桥台,桩径120 cm;1号墩为三柱式桥墩,桩径130 cm;2号,3号墩为两柱式桥墩,桩径130 cm;4号墩为两柱式桥墩,桩径100 cm;5号台为两柱式桥台,桩径120 cm。2号,3号墩处设置连系梁。该匝道桥平面以及断面布置如图1所示。
2 主要施工方法和技术措施
本桥2号墩,3号墩在水中,其余墩、台在陆上。第1孔与第5孔拟用素混凝土加固地基,其中1号墩与4号墩开挖区采用钢筋混凝土加固地基,组成陆上支架系统;在2号～4号孔之间设置15个水中临时墩,组成水上支架系统。
2.1 施工重点与要点
本工程的施工重点和要点主要包括以下3点:
1)施工场区内,由于地基土比较软,承载力比较低,因此,地基土的加固和基础施工将是本工程的一个重点。
2)现浇钢筋混凝土板梁,是大面积的无装饰混凝土,如何处理好大面积的无装饰混凝土,是本工程的另一个重点。
3)水上支架体系的安装要求高,其质量好坏将直接关系到工程的质量,因此,必须确保水上支架的强度、刚度和稳定性。
2.2 施工工艺流程
施工工艺主要分为陆上和河上两大类:
1)陆上钢筋混凝土空心板梁。
其工序为:钻孔灌注桩施工→立柱施工→地基处理→支架搭设→安装底模→绑扎板梁底板和腹板钢筋→组立外侧模、内模→绑扎顶板钢筋※浇筑混凝土→养护→拆模、拆支架。
2)河上现浇钢筋混凝土空心板梁。
其工序为:打桩→围堰→钻孔灌注桩施工→系梁施工→立柱施工→设置临时墩→架设水上支架→安装底模→绑扎板梁底板和腹板钢筋→组立外侧模、内模→绑扎顶板钢筋→浇筑混凝土→养护→拆模、拆支架。
3结语
施工方案的选择与设计,关系到工程的质量和进度能否得到有效的控制,进而决定着能否取得良好的经济效益和社会效益,因此必须因地制宜。本文针对该匝道桥跨小河、变截面等施工难点提出了具有实用价值的施工方案,对类似工程顺利施工具有指导意义。
参考文献
[1]罗玉华.亳州东互通匝道桥现浇箱梁支撑设计和搭设[J].山西建筑,2007,33(9):332-333.
B匝道桥 篇4
【关键词】高柱墩匝道桥；预应力空心板梁；路桥施工
随着高速公路、高速铁路等交通设施和城市的迅猛发展，公路桥梁、铁路桥梁和城市立交桥的大量兴建，我国的路桥施工技术已经相当成熟。对于这样一种复杂且对细节要求很高的的工作，我们对每一个工程施工环节都要求精益求精。下面，我们将主要探讨小半径、高柱墩匝道桥20米预应力空心板梁的安装，以期找到一种更经济、实用的安装设备与方法。
1.小半径、高柱墩匝道桥预应力空心板梁的施工特點
在桥涵、通道等路桥施工中，我们经常会遇到在地形复杂、场所狭小、深谷或陡坡等施工环境中安装小半径、高柱墩匝道桥预应力空心板梁的工程。在这类工程中，本文将以一个典型的例子为探讨对象，该工程桥梁上部结构是由20米的预应力空心板粱组成的，由8块空心板组成的桥面净宽仅有7米，而桥梁的转弯半径则在80到160米之间。
该路桥的最高墩身高度达到40米，无法采用汽车来运输梁板，也无法采用吊机安装。通过精确的分析和论证，再结合以往的施工经验我们最终决定采取单导梁和伸缩腿门架的安装办法。其具体施工过程中的质量管理、安全管理等问题也都是不可忽视的重点。
2.小半径、高柱墩匝道桥20米预应力空心板梁的具体安装
2.1安装前的准备工作
在预应力空心板梁安装前，吊装设备的准备工作是非常重要的。伸缩腿吊装门架最主要的两部分是承重支腿和天车梁，其结构与断面的具体尺寸主要取决于工程中的吊装重量，设计者必须确保安全系数有足够的保障。
同时导梁、托架、运输设备、起吊横移设备、就位设备等都要进行精确的设计。天车梁是一种组合梁，主要由工字钢、角钢与钢板焊制而成。托架则是由角钢制成的。平车、卷扬机、轨道等都是运用较为频繁的运输设备，也是需要准备的起吊横移设备。横移轨道、导链、超大吨位的千斤顶等就位设备也需要准备齐全。
2.2具体的吊装工作流程
该20米预应力空心板梁具有小半径、高柱墩的特点，我们在吊装前一定要进行试吊，可以将20米的空心板掉在10厘米左右的空中静止1小时左右，借此观察吊装设备与钢丝绳是否有变化，并进行有效的横移与制动刹车实验。而支座垫、空心板、盖梁等的各项技术指标也需要经过足够的实验，确保其安全性。
根据预先的施工设计，组织安排好工程现场，再次确认施工设备具是否配套、材料是否充足。在导梁等就位后，空心板就可以被吊车或者门架从预制场吊入平车，运输到施工场地。
在伸缩腿门架就位于预先设计的盖梁上后，就开始在门架腿的下方安装梁。每一根梁就位好后，需要适当调整空心板的竖直度以及纵横位置，使其高程等能符合条件，而且不与门架脱钩。此时再将运梁的平车与托架从导梁区域中牵引出来，用千斤顶顶起导梁，放入滚动轴承中，接着移动导梁至下一孔。门架在吊起梁就位于相应的支座位置后也被托架移动到下一孔的位置。至此，我们就可以开始对下一孔梁进行安装。锚垫板必须垂直于钢绞线的方向,特别对于斜交板梁,同时钢绞线为曲线设计时要注意:锚垫板的轴线和板梁的长方向轴线要重合,同时其端面要垂直于钢绞线的方向。否则即造成端部混凝土局部受压,很容易压碎,而导致板梁报废。
空心板最终会在导梁的牵引下，被吊到所需的位置。此时的导梁会需要承受全部的吊装重量。空心板从导梁上运来之后，起吊横移设备吊起空心板，再由天车横移到预先指定位置。板梁的两端通常箍紧要加密,如果端部钢筋配置不正确,应及时和设计部门沟通,在施工中要保证端部钢筋的混凝土保护层厚度,锚垫板外套螺旋筋位置应准确。
2.3施工过程中的安全管理
通过上述对小半径、高柱墩匝道桥20米预应力空心板梁的安装介绍，我们可知，要安全高效地完成这个施工工程，我们不但要严格控制空心板的材料，还要做好人员安全防护、设备的安全保障、操作规范管理等工作。
首先，工作人员的安全保障措施一定要做到位。操作人员的分工一定要细致好明确，施工现场的指挥手势、人员体检、施工清场等工作不能有任何马虎。严格控制施工现场的人员出入，对具体的操作人员要做好足够的培训，保证操作流程的规范和熟练。其次，我们要做足吊装设备的安全措施。对使用不是很频繁的吊装设备，在使用前一定要进行静载实验，请相关的安全管理部门进行详细的检验，施工过程中也要密切关注设备的运行，做好每天的施工巡察，避免设备与其他危险物体的不当接触。在具体的操作过程中，我们更要规范每一个步骤，坚决杜绝急落与冲击等危险现象。
2.4安装过程中预应力解决方法
桥梁板是公路桥梁结构中直接承受动荷载的重要构件,其单片梁的造价往往上万元乃至数万元,其质量的好坏直接影响到结构的安全和使用寿命,一旦出现问题即造成重大经济损失甚至人员伤亡，所以对突发事件要有很好的解决方法：
2.4.1混凝土空心板梁通常体积较大,单片梁自重通常在10吨以上,对施工场地有更高的要求,应注意选择坚硬、平整、排水通畅并具有良好的水稳定性场所,避免不均匀沉降和雨后沉陷。
2.4.2混凝土的养护可采用涂刷养护剂,对于采用覆盖麻袋等方法的养护要特别注意两侧腹板能充分吸收水分,有时养生人员洒水时往往只洒板梁的顶部,而麻袋又未将腹板完全遮盖,导致腹板缺水,同时可利用板梁的空心部分,堵上后充满水分,进行养生。
2.4.3由于后张法预应力空心板梁,长度通常在16米以上,除钢绞线外,往往仅按构造配筋,在未进行张拉前,其本身的强度不足以抵抗剧烈温度变化时产生的拉应力,特别是夏天露天施工时,中午应加强洒水降低板梁的温度,或通过搭设遮阳篷等措施降低混凝土的昼夜温差,另外在混凝土强度达到预应力张拉要求后要及时张拉,不宜搁置时间过久。
2.4.4混凝土裂缝的修补,相关资料介绍的方法很多,如:表面修补法、结构加固法、混凝土置换法、电化学防护法、仿生自愈合法等,但笔者认为对于混凝土空心板梁裂缝来说,最适宜的方法是化学灌浆法,采用可靠的低压灌浆技术修复后的裂缝强度基本可满足原设计强度要求。■
【参考文献】
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［4］廖洪尹，马倩莲．浅析路桥施工中预应力空心板梁的安装问题[J]．建筑科技资讯，2008-12，36—45．
立交匝道桥钢箱梁安装方案探讨 篇5
某地互通立交匝道桥钢箱梁为大型板焊接钢结构, 共A、G、H、D四个匝道, 具体跨度及部位见钢箱梁一览表1.1。
2 钢箱梁的总体施工方案
目前国内钢箱梁的施工方法, 基本上都是在厂内分段加工, 再运至现场拼装、安装及整体吊装。在不具备水运条件下, 只能采用陆路运输方式。根据目前公路的路面条件和交通法规要求, 货物运输宽度限制一般在3.5米内, 长度限制在20米内, 纵向分割成7~16.5米长, 3.5米宽度以内的段落。我们确定的钢箱梁总体施工方案是:
钢箱梁采用横向分四大块、纵向分段的方式在厂内加工制作, 采用长车公路运输, 在现场建立与厂内基本一致的加工设施, 将四大组件组装拼接成一个整体段, 采用大型起重设备对整体钢箱梁分段吊装到临时支架上进行整体段对接焊接。本文只从现场拼装及安装方案进行讨论。
3 现场拼装及安装工艺
现场拼装及安装工艺流程见图3.1。
3.1 现场钢箱梁对接
3.1.1 现场拼装设施及施工准备
根据钢箱梁加工要求, 在现场将横向分块组装成整体。为保证焊接质量, 要在工地建立与厂内基本一致的加工条件。
根据现场情况、出厂构件在现场总组装条件和国家相应的规范要求, 本公司计划在工地的钢箱梁位置内侧制作二个长十五米、宽六米的移动式总拼装平台。作为钢箱梁的专用拼装平台, 在每节段内侧边最合适的位置进行拼装焊接, 方便双机抬吊。
在钢箱梁拼装专用平台施焊的地方并搭建可拆卸的作业用棚帐, 要求能挡风防雨、防尘, 棚内要安装取暖或降温设施, 保持棚内温度在10~30℃便于焊接工作能全天候的正常施工, 确保焊接质量。拼装平台在移动和设置时, 自由地段必须按需要尺寸, 作水平调整。在平台移至适当位置时, 平台底部务必铺设100mm厚的砂石作垫平处理, 保证平台在作业受力时平稳。
3.1.2 拼装马板及吊耳
(1) 马板:现场拼装时必须配备足量的马板, 马板的厚度14mm, 置放马板的间距约500~800mm之间, 具体设置根据接口实际情况而定, 但最大不得超过800mm, 以确保接口双边构件板的刚度。
(2) 吊耳:吊耳采用厚度20mm Q345B材料制作。
(3) 吊耳的设置:工厂制作的钢箱梁部件采用2点吊方式, 每个吊点有两块吊耳, 采用龙门吊吊装、移位、装车, 卸车及平台拼装采用单个50t吊车。
现场分段吊点位置是在x=0.214L (L为构件长度) 处 (见下图) , 在实际设置吊耳时, 要移动到理论吊点最近的横隔板处, 不能放在自由顶板处 (见图3.5) 。横向方向布置间距根据构件重心来确定, 保证构件吊起为水平 (见图3.5) 。
现场整段吊装时, 采用双机抬吊, 每个吊点为4块一组, 共8个吊耳, 每组吊耳要朝向吊钩重心方向, 吊钩中心位置设在0.214L位置处, 4个吊耳要设置在前后2个横隔板位置上, 横向布置根据构件重心来确定, 保证吊起为水平。
(4) 吊耳焊缝承载力:查钢结构设计手册, 得贴角焊缝hf=10mm, 每1cm长度焊缝抗拉强度为0.7吨, 每件吊耳承载为35*0.7=24.5吨。钢箱梁采用φ36mm钢丝绳吊装, 吊索与水平面的夹角一般为45°~60°。以15每米长钢箱梁为例, 夹角按照60°, 重量按照75t计算, 则索力为S=Q/8sinα=75/8sin60°=75/ (8x0.866) =10.83T, 可以看出, 吊耳强度满足吊装要求。
3.1.3 现场拼装
(1) 现场胎架上组装。现场组装在专用胎架上进行, 胎架线性要求按照箱梁的实际横坡度、纵坡、预拱度来设置, 采用全站仪测量检查无误后方可进行组装。组装顺序为先箱体后悬挑梁, 在每个节段完全就位后才能安装下一阶段。组装的程序见图3.6“拼装示意图1~5”。
节段就位按照先平面位置再高程的顺序进行调节。为防止箱梁产生横向位移, 要在梁体两侧及两端的平台上焊接限位板, 用来调节左右位置及固定梁体。钢箱梁位置及标高通过千斤顶来调节, 千斤顶要放置在横隔板处, 千斤顶不能直接接触梁板, 要在液压杆上放置1块20x20x2cm钢板块, 标高调整时要进行精密测量, 达到要求后加入钢垫片及钢楔, 要求在每个隔板处均设置垫片。
拼装后要求拼接精度和总体尺寸要符合设计要求, 高差不超过2mm。
(2) 现场拼装质量要求。钢箱梁节段的长度、宽度及断面尺寸要符合规范要求。其中长度拼装成整体后划线切头, 宽度及断面尺寸通过调整对接间隙、标高达到标准要求。确定钢箱梁的线形, 包括水平曲线、竖曲线和预拱度符合设计要求。通过预拼装胎架设置的控制点确定钢箱梁的整体线形。调整钢箱梁桥上对接接口的焊缝间隙符合焊接工艺要求。提供钢箱梁在桥上定位的临时连接装置 (马板等工夹具) 。
3.2 节段钢箱梁吊装
3.2.1 临时支架设计
(1) 为保证吊装时标高的正确性和桥梁吊装时的稳定性, 在每个节段搁置位置都设立了临时支墩, 用于支撑钢箱梁重量。临时支撑布置在临时纵向分段节点处, 同时支撑两侧钢箱梁重量, 墩柱处用于临时固定支座段箱梁。为保证落架和调整箱梁, 在箱体与支墩相连部位设立4个100t的千斤顶, 临时支架顶设置4台50t千斤顶。每个钢支墩的标高根据现场实际情况进行调整、确定。为保证支架稳定性, 需对支架进行强度和稳定性检算。
(2) 支架基础设计。基础承载力承担支架、钢箱梁、活动荷载的重量, 因此基础及地基的承载力需要满足支架荷载要求。
3.2.2 钢箱梁吊装时的精度控制
(1) 首先建立平面控制网, 要求达到四等导线网的精度, 该平面网要与施工平面网进行联测, 严密平差计算控制点坐标。在安装前在已安装好的临时钢支墩上, 利用精密全站仪在支墩平台上做好桥梁中心轴线、边线的测绘定位, 并工作。
(2) 在已浇捣好的混凝土支墩上或已浇捣好的混凝土桥梁的端部, 用钢板作临时固定点, 做好第一节段后配合全站仪测绘点作为端部临时固定点。
(3) 在第二、第三节段吊装时, 根据设计要求缝口的大小, 用限位码板作好衬垫固定, 专用焊接用码板定位牢固, 确保中心轴线的正确性。
(4) 为防止横向位移, 在临时支墩内侧用支撑三角钢板阻止横向位移。横向位移必须控制在中心线±1~2mm以内。
(5) 纵向位移和小量调节。在吊装时利用已固定的箱体, 用25T的神仙葫芦作小量调整, 调整好后用安装码板定位固定。
(6) 为保证起拱高度的合理性及可靠性, 在支墩顶部箱梁的隔舱板部位底托6米的20#槽钢, 作为千斤顶的顶托支撑箱梁底部的支点, 纵向移时由千斤顶作微量调节。在调整好后焊接时, 用钢板垫块垫实, 千斤顶不受力, 保证施工安全。
(7) 钢箱梁纵向产生顺桥向推力, 为防止箱梁推移, 应在钢箱梁上坡位置加设5T倒链, 向上拉紧钢箱梁。
(8) 在施工中, 钢箱梁因焊接产生纵向和横向变形, 要对焊接变形进行测量, 掌握变形数据及变形规律, 以提高控制精度的准确性, 一般情况下, 环缝焊接产生的纵向收缩为3~5mm, 横向变形为1.5mm。在钢箱梁下料时, 应考虑纵向变形和横向变形, 长度和宽度方向增加3~5mm及1.5mm。
(9) 中心轴线和起拱高度应每天都做好施工记录, 确保符合设计要求和国家规范。全站仪和水准仪应随时进行跟踪检测, 并做好检测记录。
3.2.3 钢箱梁节段吊装、接口匹配
(1) 吊装
钢箱梁安装要求
钢箱梁安装支架在节段钢箱梁两端设置临时支架, 临时支架应有足够的刚度、强度和稳定性, 以防支架变形。
箱梁节段采用2台100吨履带吊吊装, 应对其吊装半径、吊装能力进行检算, 确保安全。
钢箱梁拼接后应调整位置、标高至设计要求, 再进行焊接。在支架处设置操作平台及检测平台, 便于操作, 焊接质量应进行探伤检测。
钢箱梁横向节段在现场拼装平台对接施工完成后, 采用2台吊车抬吊到支架上。履带吊的型号选用按照下表进行选择, 根据现场条件, 选用39米臂长的履带吊, 作业半径控制在10米以内。
根据钢箱梁外形尺寸大、单件质量大的特点, 如选择二组各2个吊点进行吊装作业。由于钢箱梁内部结构复杂, 同一段钢箱梁线性密度不均匀, 必须根据设计图和分段分块尺寸进行计算, 精确定出构件的重心, 然后确定吊点的位置, 比较繁琐。选择二组各4个吊点进行吊装作业。可减少以上繁琐事宜, 一组4吊点就是一个稳定体系。为了尽量减少构件吊装时的变形, 且便于吊装就位, 吊点中心的纵向距离一般在构件两端部, 为构件长度的0.21L (L为构件长度) 左右处, 横向距离为5.7m左右, 且吊点分设在中心吊点两侧横隔与腹板的交汇处 (否则需对吊点进行加固) 。具体吊点布置通过计算确定, 如图5.5-4。
根据前面章节的计算, 吊索最大受力为10.38T, 考虑安全系数为6, 则要求钢丝绳破断力至少为T=6*10.38=72.2吨, 经查路桥施工计算手册得知, Φ39mm的钢丝绳公称抗拉强度为1700MPa,
钢丝绳破断拉力为[T]=1700x564.63x0.82=78.71吨>T=72.2T, 每个吊点选用4根Φ39mm (6x37芯) 的钢丝绳能够满足安全要求。
履带吊机吊装是的位置要根据现场来确定, 具体再制定详细吊装方案。一般有三种形式:第一种是一台站立在箱梁吊点法线位置, 另一台站在箱梁节段的前方或后方, 2台吊车垂直放置, 见履带吊吊装示意图3-7吊装立面图一。第二种是并列式站立, 即站立在箱梁内侧, 两台平行站立在节段吊点法线方向, 吊车中心距离轴线不能大于10米, 第三种是两台履带吊均站立在节段前后方, 要求履带吊中心距离吊点不大于10米, 这种方法适用于第一次安装或短节段安装。
3.3 箱梁支承力释放
3.3.1 支承力释放程序
(1) 支座标高测量。在落架前, 应对支座顶面高程进行测量, 以确定支座高程符合规范要求, 否则应在低于设计标高的支座处加垫不锈钢板, 不锈钢板厚度要与差值一致。
(2) 跨中落梁。每个落梁支墩上布置2台50吨同步千斤顶, 采用一台同步联动液压泵进行控制。跨中部位落梁时, 各临时支墩的落梁距离和支架位置、预拱度大小有关系, 具体数值根据计算确定, 千斤顶落距基本按照等比线性控制, 同时根据监控结果进行调整, 使支座处应力保持基本一致 (连续梁部分) , 如出现非线性变化, 应及时调整行程, 每次落梁的行程最大一般不要超过10mmm, 经过多次次落梁后中间支撑不再受力。
(3) 整体落梁。在桥墩顶安装4台100t千斤顶, 采用同步联动液压泵控制。整体落梁就是使梁体在保持同样高差情况下整体落到支座顶面, 使箱梁临时支座应力逐步转换到梁跨两端支座受力。落梁过程中要控制整体轴线偏差、底部支撑点十字线与支座上摆中心偏差。落梁后应对箱梁的轴线、标高进行检查。每次落距控制在10mm以内, 当梁底距支座顶面50mm时, 停止落梁, 加垫多层钢板 (平面尺寸500mm×500mm) 。通过水平及竖向千斤顶, 进行钢梁纵横向位置调整, 使之符合设计要求, 采用千斤顶进行调整。完成钢梁纵横向位置调整, 继续落梁, 千斤顶落梁同步率控制在5mm, 直到梁底楔形块与支座密贴为止, 如不能密贴, 应加垫不锈钢板, 其厚度要符合高差要求。
3.3.2 应力释放监控
匝道桥的计算方法及设计要点 篇6
1 匝道桥的特点
表1是笔者参与设计的几座匝道桥的设计参数。
由表1看出匝道桥具有以下特点：(1)匝道桥的宽度一般在8～15.5 m左右，为1个或2个车道。(2)由于匝道用来实现道路的转向功能，在立交中往往受到占地面积的限制，匝道桥多为小半径的曲线梁桥，平曲线最小半径可在60 m左右，有时处于缓和曲线上，且设置较大超高值。(3)匝道桥往往设置纵坡较大。
由于匝道桥的这些特点在设计中应考虑下面的因素：
(1)由于曲率的关系，同时产生弯矩与扭矩，计算中要考虑弯扭耦合作用。
(2)由于旋转力矩的作用，外梁内力较内梁大，因此通常会使外梁超载，内梁卸载，由于内外梁反力有时相差很大，当活载偏置时内梁可能产生负反力，尤其在曲率半径小，静荷重比较小时，更易产生。这时如果支座不能承受拉力，会出现支座脱空现象。
(3)匝道桥均为曲线梁桥，横梁起到保持全桥稳定的作用，所以与直桥比需要加大横梁刚度。
2 典型匝道桥的结构计算及设计要点
下面以黄花塘互通C匝道桥为实例，介绍这类典型匝道桥的结构计算方法及设计要点。
C匝道总体设计图见图1，桥孔布置为20 m+2×25 m+20 m，为预应力混凝土连续箱梁结构，平面曲线半径R=170 m，桥面净宽为2×净-6.75 m。下部采用柱式墩，肋板式台，钻孔灌注桩基础。
本桥主梁为单箱三室预应力混凝土连续箱梁。梁高1.4 m。典型断面图见图2，桥面横坡主要由墩高形成。全桥除在支点处设横隔梁外。由于本桥半径较小，为增加梁体横向整体性和抗扭作用，还在各跨跨中设置一道30 cm厚横隔梁，中支点横隔梁宽1.8 m，边支点横隔梁宽1.2 m。
2.1 结构计算
匝道桥大多为曲线梁桥，本质上为3维空间结构。对其进行空间分析是比较精确的，但从理论上来说可以参照直线桥的分析方法，日本规范提出：当曲线梁采用具有相当抗扭强度的闭口截面时，对于曲线梁段的扭转跨径所对应的中心角小于12°时可以近似地作为曲线长为跨径的直线桥进行结构分析;中心角大于12°小于30°时，主梁纵向弯矩及剪力可按直线桥分析，反力及扭矩需按空间分析。中心角大于30°所有截面内力均按空间分析。
2.1.1 计算模型分析
本桥箱梁位于圆曲线上，圆心角仅为8.02°，仅在2#墩处设置独柱墩。故从理论上将其简化为直线梁进行分析在纵向弯矩的计算结果上不会产生较大的误差。另外，该横梁处设置2个支座，更进一步减小了扭转对箱梁内力的影响，因此没有必要采用复杂的有限元法对结构进行整体内力分析。这种以直带曲的处理，在计算中取了较大的偏载系数1.3，以近似考虑箱梁扭转引起的腹板剪应力。本例采用桥梁博士计算。
2.1.2 计算参数
主要计算参数：采用满堂支架现浇施工，一次浇筑，混凝土龄期达到14d后，张拉预应力，施工阶段模拟采用直接一次落架，不再模拟支架的拆除过程，这样结果偏于安全。考虑箱梁的有效宽度。正常使用阶段，考虑梯度温度应力及支座可能沉降1 mm，为了更有效地控制斜裂缝，主拉应力基本控制在规范容许值的0.5倍范围内。在墩顶处根据受力需要设置了必要的短索。
(3)使用阶段计算结果分析
应力验算：采用50号混凝土，应力体计算结果见表2，正常使用阶段上下缘应力值见图3和图4。
变形：施工阶段张拉预应力束累计最大上升挠度为1.0 cm，正常使用阶段梁体最大下挠1.0 cm，均满足规范要求。
除这种在一定条件下可以用的“以直代曲”的方法外，文献[1]介绍了有限元法，有限条法，折板分析法，梁格法等几种方法。而梁格分析法是用等效梁格来代表桥梁的上部结构。是目前设计及科研中常采用的方法，其特点是容易掌握，且对设计能保证足够的精度。其实质是将传统的1维杆单元计算模式推进到2维计算模型，用1个2维的空间网格来模拟结构的受力特性，能充分考虑弯桥横向的受力特性。
本桥也用梁格法计算的结果与杆系法计算的结果进行对比，在自重荷载作用下，二者的差别主要表现在支点附近，杆系法的计算值处于梁格法边肋和中肋的计算值之间，梁格法边肋与中肋应力相差20%左右;在汽车荷载作用下，边肋和中肋的应力分布不均匀性也较明显，在20%左右。所以在以往的设计中曲线半径不是太小(R>120 m)的情况下，采用以直带曲的处理，取较大的偏载系数1.3，是安全的。
2.2 设计要点
2.2.1 超高的设置
匝道桥多为小半径的曲线梁桥，平曲线最小半径可在60 m左右，设置较大的超高值。超高的设置常见的有以下几种：(1)通过梁高调整;(2)梁高相同采用墩高和垫块调整;(3)采用铺装层调整，或铺装层与墩帽共同调整。本桥R=170 m，桥面为单向横坡5%，采用墩高进行调整。设计中可根据不同情况灵活应用。
2.2.2 支座的设置
由于匝道桥在自重作用下产生扭矩，因此除主梁本身必须具有足够的抗扭刚度、抗扭矩外，其支承必须能够承受自重和活载偏载所产生的扭矩，而保证结构的稳定性。为此支座设计要考虑一些设置原则：(1)梁端支座的布置在满足承载力的前提下横向支座不宜多于2个以免支座脱空;(2)对于墩高较大的独柱式中墩的支点设置宜采用“墩-梁”固结的构造，充分利用桥墩的柔性来适应变形要求，获得较好的经济效果，本桥中墩较矮故设置固定支座，以防止过大的径向水平位移;(3)支座间距应尽量设大。采取不同的支承方式对曲线梁桥的上、下部结构受力影响很大，针对不同的桥梁结构应选用对结构受力有利的支承方式，可防止支座脱空等现象。构造上应设置强大的水平限位措施，以限制曲线梁桥可能出现的过大水平位移。
2.2.3 设置支座预偏心，改善曲线梁桥的扭矩值
调整支座的横向位置，使支座向与扭矩相反的方向偏移一定的距离，以使曲线梁达到类似直梁的平衡状态。支座偏移值是要根据实际的计算分析得到的，特别是预应力弯桥不仅要考虑自重产生的偏移还要考虑预应力和温度应力产生的预设偏移，并且还要满足活载作用下的结构安全。根据以往的经验本桥采用的偏心值=(梁高+铺装)×横坡。预偏心设置可有效防止墩顶开裂，侧向位移等病害。
2.2.4 半径小于240 m时设置跨间横梁
曲线上匝道桥横隔板的设置要比相应的直桥有所加强，如果内横隔板设置不当，横截面的畸变引起的畸变应力可能会超过受弯正应力，本桥设置了30 cm厚的跨间横梁。
2.2.5 构造要求
(1)曲线梁桥的预应力钢束径向力很大，尤其对小半径曲线梁桥作用更大。设计时必须考虑其对主梁腹板曲线内侧砼的压力，这种压力可引起腹板崩裂和钢束崩出，故需在主梁腹板内设置足够数量的防崩钢筋。
(2)对预应力构件曲线平面内外管道的最小混凝土保护层厚度应符合现行规范JTGD62—2004规定的计算公式。
(3)曲线梁桥的钢筋布置要求使截面具有抗扭能力，本桥箱梁底板上下层横向筋、顶板上下层横向筋及腹板箍筋相互搭接从而构成一个封闭的抗扭矩。
2.2.6 桥梁附属设施施工的说明
一些匝道桥施工过程中出现扭转或平面移动与施工顺序安排不当有一定关系。如护栏施工先浇注外侧，导致结构重心外移等，故设计时对桥梁附属设施施工说明进行细化，重视桥面铺装的偏心施工荷载，护栏施工应两侧对称，隔跨浇注。
3 结论
匝道桥的设计比一般直线桥梁要复杂得多，具体的设计过程中，准确、全面的结构受力分析是保证匝道桥设计不出现质量问题的最有效手段。结合上述匝道桥的特点得出以下3点设计体会：
(1)曲线上匝道桥中的横梁起着保持全桥稳定的重要作用，因此与一般直线正桥相比，需要加大横梁的刚度。因横梁的刚度大，所以桥梁断面的变形可以忽略。
(2)对曲梁格结构而言，一般外梁中作用的应力较大，若加大外梁的刚度，应力随之会更大，而主梁断面难以适应。对此，采用加大内梁刚度的设计法有时能减少整个桥梁的钢材用量。
(3)针对曲线上匝道桥内梁易产生负反力，采用下部结构或支座来抵抗负反力的设计方法比较符合实际。
参考文献
[1]邵容光,夏淦.混凝土弯梁桥[M].北京:人民交通出版社,1994.
[2]孙广华,夏淦.曲线梁桥计算[M].北京:人民交通出版社,1995.
匝道桥侧移病害成因分析及处治 篇7
1 工程概况
某特大高架桥工程R匝道桥全长660 m,其上第2联4#~7#墩位于半径R=700的缓和曲线上,7#~9#墩位于半径R=700圆曲线上,设1.3%超高,处在3.035%纵坡上。下部结构为花瓶式独柱墩,承台基础下为4根桩径120 cm的钻孔灌注桩;上部结构为5×30 m预应力混凝土先简支后连续的组合箱梁。桥面宽(0.5+10.5+0.5)m,桥面伸缩缝采用FM120仿毛勒伸缩缝,4#墩、9#墩处为四氟滑板支座,5#墩、6#墩、7#墩、8#墩处为板式橡胶支座。桥梁设计荷载:公路-I级;设计车速:80 km/h。桥位土质表层为杂填土,下层为淤泥质亚黏土及亚黏土。
R匝道连续弯梁桥通车6年后第2联(4#~9#墩)桥梁突然发生侧移。上部梁体整体呈顺时针平转,9#墩处梁体向北侧移123.6 mm,4#墩处梁体向南侧移50.1 mm,5#~8#墩处梁体均有一定的横向移位,4#~9#墩均出现不同程度的移位,8#墩的墩顶横向移位最大达159.2 mm,具体数据见表1[4]。
经实测,联端最大位移发生在9#墩,最大错位达138 mm;桥面高程与设计值接近;下部结构盖梁防撞挡块钢筋胀裂暴露,挡块内侧开裂,9#墩北侧挡块曾发生过挤压而严重开裂,最大缝宽11 cm,挡块功能丧失。9#墩处伸缩缝发生严重的剪切变形,橡胶条破损,多个支座存在剪切变形、橡胶开裂、脱空和滑移(见图1)。剪切变形最大发生在8#墩处,达35 mm,最大滑移出现在9#墩处,滑移量达112 mm。
经技术评定,R匝道桥第二联(4#~9#墩)等级为4类,须停止使用。
2 桥梁侧移成因分析
2.1 地质原因
8#桥墩两侧表层地质差异明显,北侧处于不规则的河沟中;南侧地质条件较差:表层0.3 m杂填土下为3.8 m淤泥质亚黏土、6.6 m亚砂土及8.9 m亚黏土。
2.2 南侧堆土影响
8#墩柱南侧堆放大量弃土和石块,堆土最高达7.3 m;北侧有一条河沟,河沟已被钻孔灌注桩施工时产生的泥浆填满。现场跟踪观测数据显示,8#墩柱南侧部分堆土开始卸载和驳运后,梁体横向偏移有变小趋势,偏移值减小1.2 cm。8#墩位附近土层特性见表2。
(1)堆土稳定性分析
采用瑞典条分法按堆土高度7 m对8#墩柱南侧土体的稳定性进行计算。假设圆弧滑动面位于淤泥质亚粘土内,沿老河沟由南向北。经检算8#墩柱南侧堆土稳定系数为0.48~0.85,小于1,出现整体滑动的可能性很大。
(2)承台侧向土压力计算
滑动体对墩柱将产生横向推动作用,由于8#墩南侧存在老河沟,堆土对承台产生的主动土压力为:
作用在承台的水平向土压力为:
式中:B为承台宽,取5.4 m;H为承台高,取2 m;h0为堆土高,取7 m;γ1、γ2为土层密度,分别取17.5 k N/m3和17 k N/m3;K为主动土压力系数,取0.88;δ取2.4°。
计算可得E=1 297.3 k N,EX=1 296.2 k N。
堆土对承台下南侧的2根桩身产生水平向土压力,直径1.20 m的桩身计算宽度为1.828 m;计算高度(暂计算淤泥质亚粘土部分,实际影响深度大于)为1.8 m;则2根桩身顶部水平向土压力为:E1X=2×1.828×(1/2×17.5×1.82+17×1.8×9)×0.88×cos2.4=976 k N。
该桥第2联总荷载为36 250 k N,每墩垂直荷载为7 250 k N;8#墩处为板式橡胶支座,摩阻系数0.3计算,则支座摩阻力E2X=7 250×0.3=2 175 k N。由此可见,堆土作用在8#墩承台和桩基顶部上的水平向土压力的合力EX+E1X已大于支座摩阻力E2X,水平向土压力促使匝道桥墩身向北倾斜。
7#墩南侧同样有大量堆土,但堆土离墩柱有一段距离,堆土高度由北向南3~7 m递增。同理计算可得,堆土作用在7#墩承台和桩基顶部上的水平向土压力的合力小于支座摩阻力。
2.3 车辆行驶的影响
桥面正常行驶的车辆产生的离心力也会使弯斜坡的桥梁体发生一定的横向位移,若施工中支座放置不理想、变形,梁体则不会恢复到原来的设计状态。检查该区域相邻的其它L、G匝道弯桥(桥下墩柱两侧堆土高度基本相同)、R匝道桥第3联桥(位于半径R=700 m的圆曲线上、桥下无堆土),均没发现梁体明显位移,故认为车辆产生的离心力对本次R匝道桥梁体位移有影响,但影响因素较小。
综上所述,桥位地质差,匝道桥8#墩柱南侧大量堆土石块造成软土滑移产生的土压力导致桩顶向北偏移、桩身断裂、桥梁墩柱倾斜,进而传递到桥梁上部结构,由此诱发R匝道桥第2联梁体向北偏移,带动其它墩身向北倾斜,引发整联桥的支座、伸缩缝及其他附属设施出现变形破坏。
3 桥梁病害处治
鉴于R匝道桥第2联的桥梁下部桥墩出现横向变位,上部梁体总体顺时针平转,桥面系状况较好的现状,在桩身应力计算分析的基础上,对8#、7#墩桩身进行钻孔检测。经检测7#墩桩身未见断裂现象;8#桩身骨料及桩与承台底部连接处有断裂现象,孔深12.6 m处有宽度0.5~3 mm的裂缝且已渗水,桩身混凝土多处出现浇筑缝,须对其进行基础加固、桥面纠偏措施。
不同的堆土高度和距离对墩柱产生的侧移影响不同,进而导致墩柱本身和使桥梁内部产生残余内力,因此必须先清运南侧堆土。同时由于8#墩柱产生了水平变位及转角,在上部结构顶升纠偏前,需对盖梁、墩柱进行应力验算。采用桥梁有限元计算程序桥梁博士V3.0,按上部结构与下部结构偏心20 cm计算横向弯矩,结果显示桥墩盖梁、墩柱承载能力极限状态承载力及正常使用阶段应力满足规范要求,不需加固。
3.1 桥面位移的纠偏
检测数据显示桥面标高(见表1)虽有变化,但数量很小;实测梁体变位最大位移值是在墩顶最小位移的9#墩处,达123.6 mm,而不在墩顶位移最大的8#墩处,伸缩缝的错位情况、9#墩北侧挡块破裂状况及梁体变位与墩顶位移不一致,说明桥面系刚度很大。对集中顶推法和分散顶推法进行比较,综合考虑设备、纠偏时间、操作和经济因素,结合桥面系刚度很大的实际情况,采用反力架集中顶推的方法对桥面系进行纠偏。
在梁体有偏移的墩顶之上,设计反力架(见图2),利用墩顶盖梁作为反力座,将千斤顶集中力施以梁体北侧的一个侧面上,利用千斤顶的顶推力使桥面梁体和盖梁发生相对位移,达到纠偏的目的。因桥面系中没有影响桥面横向刚度的裂缝,本次纠偏只设7#墩和8#墩2个反力架,另设1个能灵活移动的辅助反力架在离堆土位置较远的5#墩上,也可根据桥面位移的情况和规律,另行选点辅助顶推。
纠偏前首先将两端伸缩缝垃圾彻底清除干净,开始顶升桥面,并在全桥原有的橡胶支承的上部垫上δ=3 mm的不锈钢板和δ=1 mm厚的F4板,充分减少盖梁和桥面梁体间的摩阻系数。在墩顶盖梁的支座垫石外设置扁千斤顶,将一个墩上的梁体全部顶起,顶升高度不超过1 cm。在一个墩上共设16台千斤顶按常规方法同步顶升,到全墩支座滑板垫好后整体同步下落;然后进入另一墩进行同样的工作,至全联支座都垫好滑板为止。由于梁体的顶升和润滑作用,全联滑板垫好后,发现两端伸缩缝的移位情况已经回复到9#墩98.5 mm,4#墩-15.9 mm(见表3)。
纠偏时在每个反力架上设置2个1 000 k N的水平千斤顶,千斤顶的底部紧贴在反力架横梁上,头部对准端横梁位置的梁体侧面,分5级进行顶推纠偏。纠偏时重点观测两端伸缩缝错位情况,顶推直至伸缩缝接头齐平为止,然后量取各墩偏移量是否符合规律。值得说明的是除消除两端伸缩缝错位外,还应特别关注8#墩的偏移量,因为8#墩是在有偏移的情况下进行加固(使用加4根Φ120灌注桩和重新浇筑承台),新旧墩的刚度很大,偏移量接近实际偏移量,同时5#墩因远离堆土区,所得偏移量也可认为接近实际偏移量。经过5个阶段的纠偏后,最后获得的纠偏量见表3。
由于该联桥梁的许多橡胶支座、两端伸缩缝发生剪切破坏,在纠偏后更换全部该联橡胶支座和伸缩缝橡胶条。凿除全部破损挡块,调直钢筋并重新绑扎,部分植筋后再浇注C30混凝土。
3.2 8#墩结构加固,增设钻孔桩和扁担托梁
由于8#墩桩基已断裂,根据计算,需在承台南北两侧增设4根钻孔桩和扁担托梁,新增桩与原桩的中心距3 m,桩径、桩长及配筋同原设计;扁担托梁置于原承台上方,厚度设计为3 m,平面尺寸为6.0 m×11.4 m,将8#墩桩包缠在中间,混凝土强度设计为C30。为增强新老混凝土之间的粘结,将8#墩桩原承台顶3 m高度四面凿毛、植筋,梅花型布设水平间隔50 cm、斜向45°的钢筋。扁担托梁采用预应力混凝土结构,顺桥(东西)向布置24根精轧螺纹钢筋,在墩柱外侧分4层设置;横桥(南北)在扁担托梁底部20 cm、墩柱两侧各设置一层5根精轧螺纹钢筋,对墩柱施加预应力;预应力索施加在扁担托梁上,使梁有一个向上的拱力。8#墩桩结构加固见图3。
4 结语
该联桥梁的加固和纠偏于2012年完工,目前已通车3年多,情况稳定,现场观测4#、9#桥墩相邻梁体平面位置没有变化,两端伸缩缝、桥下支座完好。
软土地段的高架桥下不能设为弃土场,尤其不能在墩台单侧堆土。桥墩两侧不对称的堆土和运输弃土车辆的移动、卸土引起承台桩基周边软土扰动、滑移,易导致桥梁出现墩身倾斜和径向位移,若发生于小半径单车道的匝道弯桥上,有可能出现严重的塌梁和次生灾害,应引起重视。
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高速公路匝道桥抗倾覆能力研究 篇8
随着我国经济水平的不断提高, 交通事业特别是高速公路建设得到了飞速的发展。匝道桥作为高速公路的组成部分, 是高速公路的重要构造物之一, 是高速公路上、下两条道路相连接的桥梁, 是实现高速公路上、下互通的最基本的单元体。近年来, 由于设计、施工、管理等多方面的原因, 造成高速公路匝道桥倾覆的事故屡见不鲜。如2012年8月25日, 哈尔滨某桥匝道桥倾覆垮塌事故造成3人死亡5人受伤。针对这一问题, 国内外学者做了大量研究, 但多集中在利用现有的有限元程序对结构进行简单分析[1,2,3,4,5]。
本文通过理论分析揭示出高速公路匝道桥的受力特点和倾覆的实质, 得出各种影响因素对匝道桥抗倾覆能力的影响程度, 提出匝道桥抗倾覆的计算公式。
2 匝道桥抗倾覆受力特点
2.1 倾覆与抗倾覆荷载作用范围
对直线梁而言, 当荷载作用于顺桥向支座边缘连线外侧范围时 (图1中阴影部分) , 会对梁产生沿X方向的倾覆力矩;相反, 当荷载作用于顺桥向支座边缘连线内侧范围 (图1中空白部分) , 会对梁产生X方向的抗倾覆力矩。因此, 将顺桥向支座边缘连线称为荷载作用范围分界线, 而图1中阴影部分称为倾覆荷载作用范围, 图1中空白部分称为抗倾覆荷载作用范围。
高速公路匝道桥一般布置成曲线形式, 因此, 匝道桥总是沿着离心方向倾覆。对圆心角 (图3中起点Q轴与终点Z轴的夹角) 小于或等于180°的匝道桥, 倾覆与抗倾覆荷载作用范围和直线梁类似, 如图3, 阴影部分为倾覆荷载作用范围, 空白部分为抗倾覆荷载作用范围。不同的是:高速公路匝道桥荷载作用范围分界线为多段线, 而直线梁的荷载作用范围分界线为直线。
对圆心角大于180°的匝道桥, 由于结构超出180°的部分产生的力矩与倾覆荷载产生的力矩作用效应相反, 则匝道桥荷载范围分界线为任意180°的圆心角范围内离心侧所有支座边缘的连线 (如图4) , 荷载范围分界线外侧为倾覆荷载作用范围 (图4阴影部分) , 其余部分即为抗倾覆荷载作用范围 (图4空白部分) 。
综上, 匝道桥的倾覆荷载作用范围为180°的圆心角范围内离心侧所有支座边缘的连线的外侧部分, 其余部分即为抗倾覆荷载作用范围。以下均对圆心角小于或等于180°的匝道桥进行讨论。
2.2 匝道桥倾覆的实质
对于伸臂梁, 如图5中所示, 若重心位于两支座之间, 该梁处于稳定状态, 不会发生倾覆。若伸臂梁的重心位于支座以外, 而图6中所示, 结构处于不稳定状态, 会发生倾覆。
同理, 对匝道桥, 若结构自重与上部作用荷载的换算重心在荷载作用范围分界线以外, 即位于倾覆荷载作用范围内, 则结构处于不稳定状态, 会发生倾覆。反之, 结构不会发生倾覆。
可见, 匝道桥倾覆的实质就是作用于结构上的所有荷载的换算重心位于倾覆荷载作用范围内, 使结构处于不稳定状态, 发生倾覆。
3 匝道桥抗倾覆能力的影响因素分析
3.1 桥孔布置形式
根据匝道桥的跨度、线形、荷载大小等要求, 可以将匝道桥布置成简支梁或多跨连续梁等形式。下面以一个宽12m, 弧长160m的匝道桥布置成一跨简支梁、两跨连续梁、三跨连续梁、四跨连续梁为例, 分析不同的桥孔布置对匝道桥抗倾覆能力的影响 (图7~图10) 。
从表1及图7~图10可以看出, 在其他条件不变的情况下, 随着跨数的增多, 倾覆荷载作用范围逐渐减小, 抗倾覆荷载作用范围逐渐增大。表明随着跨数的增多, 倾覆荷载作用效应逐渐减小, 结构抗倾覆效应逐渐增强, 安全性能明显提高。对于一跨简支梁布置, 在实际工程中不可能出现, 因为倾覆/抗倾覆大于1, 表明抗倾覆力矩不足以抵抗倾覆力矩, 在自重作用下结构即发生倾覆。
3.2 曲率半径
匝道桥线形一般为圆曲线、缓和曲线或者是两者的组合, 下面以不同曲率半径圆曲线的匝道桥来分析曲率半径对匝道桥抗倾覆能力的影响。匝道桥宽12m, 投影长度160m, 布置为4跨连续梁。
从表2可以看出, 在其他条件相同的情况下, 随着曲率半径的增大, 倾覆荷载作用范围及桥面总面积均有变小的趋势, 且变化率逐渐变小;从图12可以看出, 倾覆荷载作用范围与桥面总面积的比值逐渐减小, 当曲率半径R=400m时, 比值为0.20。可见, 曲率半径越大, 抗倾覆荷载产生的倾覆力矩越大, 结构越偏于安全。
3.3 支座布置形式
匝道桥在横桥向可以布置成单支座、双支座或多支座形式, 如图13~图14所示。单支座布置可节约下部结构空间, 减少占地面积, 更为美观, 但抗倾覆能力较差, 如独柱墩。双支座或多支座布置抗倾覆能力较强, 但是下部结构造价高, 施工工期长, 与其他路线冲突的可能性增大。
匝道桥支座平面可布置为双支座, 或者是双支座和单支座的混合形式。为了提高匝道桥的抗倾覆能力, 可以将单支座向离心侧偏心布置, 也可以在匝道桥中心处布置双支座, 如图15~图18。
不同支座布置形式的匝道桥荷载作用分界线如图19所示。
从图19及表3可见, 单双支座混合布置形式, 倾覆荷载作用范围最大, 结构抗倾覆能力最小;双支座布置形式, 倾覆荷载作用范围最小, 结构抗倾覆能力最大;而其它两种布置形式抗倾覆能力介于上述两者之间。匝道桥设计时, 在对下部结构的占地及美观不做要求的情况下, 尽量布置成双支座形式。若在市政或其他对下部结构要求较高的地区, 可将匝道桥按单支座偏心或中心双支座布置。
3.4 匝道桥宽度
为了研究匝道桥宽度对匝道桥抗倾覆能力的影响, 分别取宽度B=8m、9m、10m、11m、12m。支座横向外边距取为匝道桥宽度的2/3, 采用四跨连续梁布置。
从表4可以看出, 对于4种不同的支座布置方式, 在其它条件相同的情况下, 匝道桥宽度越大, 倾覆荷载作用范围与匝道桥桥面总面积的比值越小, 表明匝道桥抗倾覆的能力越强, 安全性越高。同时, 再次反映出双支座布置的匝道桥抗倾覆能力最高, 单支座偏心布置和中心双支座布置次之, 混合布置最低。
3.5 匝道桥悬挑长度
匝道桥悬挑长度不宜过长, 当汽车荷载作用于边缘时, 内侧车轮中心未超出荷载作用范围分界线, 使内侧车轮荷载产生抗倾覆力矩, 能够有效抵抗外侧车轮荷载产生的倾覆力矩。若匝道桥悬挑过长, 当汽车荷载作用于边缘时, 内侧车轮中心超出荷载作用范围分界线, 使内侧车轮荷载和外侧车轮荷载均产生倾覆力矩, 对匝道桥极为不利。
根据文献[6-7], 外侧防撞护栏宽度取50cm, 汽车荷载作用于匝道桥最边缘时距离防撞护栏边缘50cm, 汽车荷载车轮中心横向宽度为180cm, 支座边缘距箱梁腹板边缘为10cm, 则内侧车轮中心到匝道桥悬臂端距离为2.8m, 因此, 当匝道桥悬臂长度小于2.7m时, 能够保证汽车荷载内侧车轮始终处于荷载作用范围分界线内侧, 对结构安全有利。
3.6 其他因素的影响
除上述因素外, 影响匝道桥抗倾覆能力的因素还有汽车的行驶速度、匝道桥上部结构的布置形式等。当汽车行驶在匝道桥上时, 若车速过快, 会产生较大的离心力和冲击力, 使倾覆荷载增大, 对结构安全不利。因此, 在匝道桥上行驶的车辆应尽量降低行驶速度, 保证结构安全。匝道桥上部结构的布置应尽量避免外侧偏心, 产生对结构安全不利的倾覆力矩。
4 匝道桥抗倾覆的简化计算
如图20所示, 建立任意XOY坐标系, 使匝道桥始终位于第一象限, 则荷载作用分界线可以表达为y=f (x) 。定义结构自重沿Y方向到X轴的距离为Y0, 车道及车辆荷载、人群荷载、汽车制动力、汽车冲击力等形成的“自重”沿法向到Y轴和X轴的距离为Xi、Yi (其中i=1、2、3……) 。
则匝道桥的换算重心到X轴和Y轴的距离为:
其中, Xh、Yh为匝道桥沿Y方向的换算重心到Y轴和X轴的距离;G为匝道桥结构自重;Pi (i=1、2、3……) 为车道及车辆荷载、人群荷载、汽车制动力、汽车冲击力等;Pix、Piy (i=1、2、3……) 为车道及车辆荷载、人群荷载、汽车制动力、汽车冲击力等沿X方向和Y方向的分量。
定义匝道桥的倾覆安全系数定义为C, 则:
其中, Yz=f (Xh)
当匝道桥的换算重心到X轴的距离Yh大于YZ时, 即C>1, 表明匝道桥的换算重心在荷载作用范围分界线内, 结构处于安全状态;当匝道桥的换算重心到X轴的距离Yh小于或等于YZ时, 即C≤1, 表明匝道桥的换算重心在荷载作用范围分界线外, 结构会发生倾覆破坏, C越大, 表明结构越安全, 越不易倾覆, 反之亦然。
5 结论
(1) 匝道桥的倾覆荷载作用范围为顺桥向所有支座边缘的连线的外侧部分, 其余部分则为抗倾覆荷载作用范围。倾覆荷载作用范围会使匝道桥产生倾覆力矩, 反之, 抗倾覆荷载作用范围产生抗倾覆力矩。
(2) 匝道桥发生倾覆的实质是匝道桥自重及作用于匝道桥上的荷载共同作用形成的换算重心位于倾覆荷载作用范围内, 使结构向离心侧倾覆。
(3) 随着跨数的增多, 匝道桥倾覆荷载作用效应逐渐减小, 结构抗倾效应逐渐增强, 安全性能明显提高;曲率半径越大, 抗倾覆荷载产生的倾覆力矩越大, 结构越偏于安全;单双支座混合布置形式, 倾覆荷载作用范围最大, 结构抗倾覆能力最小;双支座布置形式, 倾覆荷载作用范围最小, 结构抗倾覆能力最大;而中心双支座布置和单支座偏心布置抗倾覆能力介于上述两者之间。
(4) 在其它条件相同的情况下, 匝道桥宽度越大, 倾覆荷载作用范围与匝道桥桥面总面积的比值越小, 表明匝道桥抗倾覆的能力越强, 安全性越高;当汽车荷载作用于边缘时, 内侧车轮中心未超出荷载作用范围分界线, 使内侧车轮荷载产生抗倾覆力矩, 能够有效抵抗外侧车轮荷载产生的倾覆力矩, 安全性越高。
摘要：针对近年来高速公路匝道桥倾覆垮塌的问题, 通过理论分析阐述了高速公路匝道桥的受力特点和倾覆的实质, 分析了桥孔布置形式、曲率半径、支座布置形式、匝道桥宽度、悬挑长度等因素对匝道桥抗倾覆能力的影响程度, 提出基于结构换算重心的匝道桥抗倾覆简化计算公式。
关键词：高速公路,匝道桥,抗倾覆,换算重心
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B匝道桥 篇9
关键词：匝道桥,支座,脱空,加固设计
1 项目概况
某互通式立交工程中匝道桥4座, 桥面宽度为8.5 m, 上部结构标准跨径为20 m或25 m, 30 m, 均采用单箱单室直腹板截面的预应力混凝土现浇连续箱梁, 箱梁底板宽度均为4 m;下部结构采用单桩独柱墩, 伸缩缝处墩顶设置直径2.3 m顶帽, 顶帽上布置4个双向活动支座, 支座中心横桥向间距为1 m;桥台采用桩柱式桥台。匝道桥桥梁概况见表1。
开工三年后进行质量检查, 发现已完工的匝道桥墩柱上有裂缝产生, 并且箱梁有侧向扭转、向外滑移、内弧支座脱空的现象。进行连续观测, 发现墩柱裂缝变化基本稳定, 未见新增病害。
2 桥梁墩柱及支座病害
对立交匝道桥的梁体、支座和墩柱进行了检查和连续观测, 主要情况如下。
2.1 C匝道
C3, C5, C7, C9, C11固结墩均发现内侧水平裂缝;部分非连续桥墩发现少量细微裂缝;裂缝宽度均小于0.05 mm, 缝长约为1/6~1/5圆周, 缝深小于20 mm。C匝道箱梁在施工期间未发现支座脱空现象。
2.2 G匝道
1) G3~G9墩柱内侧 (曲线内侧) 均存在不同程度的水平半环状裂缝, 其最严重的G9固结墩裂缝达11条, 平均竖向间距25 cm~35 cm, 个别裂缝宽度达0.25 mm, 多数裂缝宽在0.1 mm以下, 裂缝深度在40 mm~70 mm之间, 裂缝长为1/5~3/5圆周。
2) G8~G10段箱梁在预应力钢束张拉完成后即发生扭曲和两端水平外移, 向曲线外侧外移约40 mm~50 mm。内侧支座脱空17 mm~20 mm, 通过在主梁内弧一侧上堆放砂袋 (1.2 t/延米) , 内侧支座脱空得到一定缓解, 支座仍脱空4 mm~7 mm。G匝道其他联梁段在施工期间未发现支座脱空现象。
2.3 E匝道
E3~E7段箱梁在桥上防撞护栏 (曲线外侧) 施工时, 主梁出现向曲线外侧偏转现象, 内侧支座出现脱空, 最大脱空值15 mm~20 mm, 后经及时在主梁内弧一侧上堆放砂袋 (1.2 t/延米) , 内侧支座脱空得以消除。E匝道墩柱未发现明显裂缝。
2.4 F匝道
1) F10, F12, F14墩柱内侧发现有少量水平裂缝, 缝宽在0.1 mm以内。其他墩柱未发现明显裂缝。
2) F9~F16段箱梁在桥上防撞护栏 (曲线外侧) 施工时, 主梁出现向曲线外侧偏转现象, 内侧支座出现脱空, 最大脱空值12 mm~17 mm, 后经及时在主梁内弧一侧上堆放砂袋 (1.2 t/延米) , 内侧支座脱空得以消除。
3 病害原因分析
根据桥梁病害情况结合结构验算, 对病害原因进行分析, 认为匝道桥原有结构主要存在以下问题:1) 部分联中墩采用固结墩, 墩高较低, 刚度较大, 承担了较大的抵抗扭矩, 导致固结墩内侧开裂;2) 伸缩缝处支座横向间距为1 m, 尺寸偏小, 且连续墩采用单点支撑, 导致联端内侧支座脱空。
4 加固设计方案
鉴于匝道桥原设计支座横向间距偏小, 采用增大支座横向间距的方法进行加固。具体加固设计要点如下:1) C, G匝道桥:将伸缩缝处的支座横向间距由1 m调至4.5 m或3 m;由于支座横向间距的调整, 对端横梁进行相应改造。支座加固改造后, 对墩柱裂缝进行封闭灌浆处理。2) E匝道桥:对支座布置形式进行改造, 将伸缩缝处的桥墩支座横向间距由1 m调至3.2 m;连续处桥墩设置双支座, 间距为3 m。3) F匝道桥:对支座布置形式进行改造, 将伸缩缝处的桥墩支座横向间距由1 m调至3.2 m;连续处桥墩解除固结, 设置双支座, 支座横向间距为3 m。支座加固改造后, 对墩柱裂缝进行封闭灌浆处理。
5 加固效果分析
以G匝道为例, 对加固前后支座反力进行对比分析 (见表2) 。计算结果显示, 原结构在恒载和预应力作用下, 内侧支座出现负反力;由于在实际受力状况下, 内侧支座已失效, 不能承受荷载, 故在计算中重新模拟边界条件, 计算在实际支撑条件下的支座反力。进行加固设计, 调整支座间距后, 全部支座参与受力, 且受力状况得以改善。
6 结语
1) 曲线梁桥的结构状态比直线梁桥要复杂得多, 在设计阶段对导致曲线梁桥变位、扭转变形的预应力等因素要有足够的考虑, 因此联端支座间距应设置的大些。
2) 由于结构为小半径曲线连续箱梁, 支座改造顶升梁体时会引起桥梁结构应力及位移的变化, 因此在顶升时必须采取严格的控制措施, 对应力和位移进行监控, 以确保支座顶升及改造过程的结构安全。
参考文献
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