S形高架橋混凝土箱梁更換為鋼箱梁設(shè)計(jì)

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1、80世界橋梁2014，42(3)S形高架橋混凝土箱梁更換為鋼箱梁設(shè)計(jì)李前名(中鐵二院武漢勘察設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，湖北武漢430071)摘要：某城市高架橋已通車運(yùn)營22年，原設(shè)計(jì)為s形鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋，蓋梁柱式墩。檢測發(fā)現(xiàn)該橋上部各跨梁體存在大范圍的裂縫，完好狀態(tài)鑒定為D級。因擬建地鐵隧道從橋下經(jīng)過且與第4號墩樁基沖突，需對該橋進(jìn)行改造。改造方案為：對4號墩拆除重建，其余墩臺進(jìn)行病害整治后予以保留利用，并將既有混凝土梁更換為鋼箱梁。對新建鋼箱梁的支座布置、箱梁的應(yīng)力與撓度及全橋抗傾覆穩(wěn)定性進(jìn)行詳細(xì)的分析與計(jì)算；采用釋放S形平面曲線反彎點(diǎn)附近1號墩橫向約束的

2、方式減小橫向水平力，改善全橋的受力狀態(tài)；采用全部墩臺頂部鋼箱梁內(nèi)澆注素混凝土壓重的方式保證全橋的抗傾覆穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞：高架橋；鋼筋混凝土梁；鋼箱梁；更換；病害整治；應(yīng)力；抗傾覆穩(wěn)定性；支座中圖分類號：U448．215；U445．6文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1671—7767(2014)03—0080—051工程概況某城市高架橋?yàn)镾形鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋，建成于1991年4月。該橋平面位于R一100m的S形反彎曲線及夾直線上，孔跨布置為2Om(曲)4-20m(直)+30m(直)+3×20m(曲)。橋面全寬9m，橋下最大凈空4．5m。主橋上部結(jié)構(gòu)為單箱式雙懸臂連續(xù)箱梁

3、，箱梁懸臂長2．5m。橋墩為獨(dú)柱墩接蓋梁，橋臺為U形臺；除0號臺采用擴(kuò)大基礎(chǔ)外，1號～6號墩臺均采用鉆孔樁基礎(chǔ)。持力層為中等風(fēng)化花崗巖。橋梁橫斷面構(gòu)造如圖1所示。市政管理部門2012年對該橋進(jìn)行了檢測，發(fā)現(xiàn)各跨梁體均出現(xiàn)不同程度的開裂現(xiàn)象，其中第3跨(30m跨)的情況較為嚴(yán)重，最大裂縫寬度達(dá)到0．40mm，部分裂縫在腹板厚度方向已完全貫通。口口口檢測判定該橋現(xiàn)階段的完好狀況等級為D級(不合衛(wèi)單位：。格狀態(tài))，應(yīng)進(jìn)行中修或大修。擬建的城市軌道交通1號線區(qū)間隧道在該橋圖1橋梁橫斷面構(gòu)造2號～4號墩間地面以下穿越，其中既有4號橋墩樁選擇暑假期間的2個月，原址拆除重建工

4、期較長，不基位置與隧道有沖突，隧道施工時會造成4號橋墩具備可行性；樁基托換可解決橋墩樁基與隧道沖突基礎(chǔ)喪失承載力。高架橋平面如圖2所示。的問題，但極有可能加劇上部梁體的開裂，造成二次病害。因此，設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮對4號橋墩進(jìn)行拆除重2改造方案設(shè)計(jì)建，并更換上部梁體的改造方案。為保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全，同時給城市軌道交通該橋改造施工工期僅有6O余天，橋下兩側(cè)道路建設(shè)預(yù)留實(shí)施空間，該橋亟需進(jìn)行加固改造。設(shè)計(jì)交通較為繁忙，且施工期間白天不能中斷交通。由對原址拆除重建及樁基托換等方案進(jìn)行過比選：考于鋼箱梁可以在工廠提前分節(jié)段預(yù)制，待橋墩施工慮到橋梁位于當(dāng)?shù)匾凰攸c(diǎn)中學(xué)正大門，施工

5、只能完成后運(yùn)至現(xiàn)場拼裝快速成橋，因此，最終設(shè)計(jì)采用收稿日期：2013—11—22作者簡介：李前名(1981一)，男，工程師，2003年畢業(yè)于西南交通大學(xué)土木工程專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，2006年畢業(yè)于西南交通大學(xué)橋梁與隧道工程專業(yè)，工學(xué)碩士(E—mail：lqml29@126．corn)。s形高架橋混凝土箱梁更換為鋼箱梁設(shè)計(jì)李前名81圖2高架橋平面了拆除、新建4號橋墩，并將上部混凝土梁全部更換16mm，支點(diǎn)附近加厚至24EEIm；縱肋采用T形肋，為鋼箱梁的改造方案。新建4號橋墩平面位置相對間距為300mm。一般斷面底板厚14mm，支點(diǎn)附于既有墩沿順橋向往5號橋墩方向平移

6、2m，采用近加厚至24mm；縱肋采用T形肋，間距為400單樁獨(dú)柱墩。新橋總長保持一聯(lián)130ITI不變，跨度mm。腹板板厚14mm，每條腹板設(shè)4道縱向加勁組合調(diào)整為(2×2O+3O+22+184-20)m連續(xù)梁，肋。橫隔板間距2．0IT1，板厚為12mm，在支點(diǎn)及梁新橋的平面、縱橫斷面等參數(shù)與既有舊橋一致。既端加厚至24mm，為便于節(jié)段間現(xiàn)場施焊，橫隔板有舊橋設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)為汽超一2O，驗(yàn)算荷載為掛一上布置有進(jìn)人孔。鋼箱梁材質(zhì)為Q345C。120，由于該橋所處道路等級為城市次干道，因此，該橋面橫坡及超高為1．2，與既有舊橋保持一次改造按城一A荷載設(shè)計(jì)新鋼箱梁及新建4

7、號橋致，通過調(diào)整鋪裝層厚度來設(shè)置橫坡及橋面超高。墩，并以城一A荷載對保留的既有墩臺進(jìn)行檢算。為便于鋼箱梁施工，箱梁頂面、底面橫橋向設(shè)置為平既有舊橋混凝土梁采用搭設(shè)支架、用繩鋸分段坡，梁底縱坡通過支座墊板予以調(diào)整，以便水平放置割除的方式拆除并運(yùn)走，然后切割拆除既有4號橋支座。鋼箱梁橫向設(shè)雙支座，支座橫向間距如表1墩，再施工新的4號橋墩，同時對其余保留墩臺的表所示，其中1號、2號、3號、5號橋墩受既有蓋梁寬面裂縫等缺陷進(jìn)行整治，下部墩臺改造施工完成后，度及抗剪驗(yàn)算限制，支座橫向間距只能在1．3～1．7隨即進(jìn)行鋼箱梁的現(xiàn)場拼裝施工。1T1，新建4號橋墩及既有橋臺有條件

8、拉開支座橫向間距以提高抗