半整體式橋臺結(jié)構(gòu)設(shè)計與工程應(yīng)用研究

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1、http://www.paper.edu.cn半整體式橋臺結(jié)構(gòu)設(shè)計與工程應(yīng)用研究12張新旺，孫德棟1.平頂山市公路管理局，河南平頂山(467000)2．周口市公路管理局，河南周口（466000）E-mail：gljzxw@sina.com摘要：為了解決公路橋梁橋頭及伸縮縫等處普遍存在的跳車病害，結(jié)合工程實例橋，分析了半整體式橋臺橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點，對實例橋梁進行了長期變形測試。實測結(jié)果與計算結(jié)果良好吻合，驗證了結(jié)構(gòu)設(shè)計和理論分析的合理性。測試結(jié)果表明半整體式橋臺橋梁結(jié)構(gòu)型式性能優(yōu)越，可減少橋梁運營期間的養(yǎng)護工作量。相關(guān)研究成果可應(yīng)用于公路中小跨徑橋梁工程。關(guān)鍵詞

2、：橋梁，半整體式橋臺，結(jié)構(gòu)設(shè)計中圖分類號：U443.211．引言目前，己投入使用的公路包括高速公路存在一個普遍問題，即路面在橋臺臺背回填處出現(xiàn)沉陷或斷裂、梁端與橋臺間伸縮縫處出現(xiàn)高低不平的臺階。在橋臺處最常見的道路病害就是車輛通過橋臺時出現(xiàn)跳車現(xiàn)象，即橋頭跳車。橋頭跳車對橋梁和路面造成附加的沖擊荷載，并使司乘人員感到顛簸不適，缺乏安全感；沖擊荷載又反過來使臺后路基、路面沉降加速，造成橋臺跳車進一步加劇；還影響到橋梁結(jié)構(gòu)自身的安全。出現(xiàn)橋頭跳車病害既有設(shè)計方面的原因，也有施工方面的原因。隨著公路運輸事業(yè)的發(fā)展，橋頭跳車問題日益突出，己成為困擾各國橋梁建設(shè)與養(yǎng)護管理

3、部門的一大難題。如何解決橋頭跳車的問題，雖然已引起橋梁[1]工程領(lǐng)域的重視，但并沒有得到滿意的解決辦法。采用半整體（整體）式橋臺結(jié)構(gòu)可以有效的消除、減小或調(diào)整橋臺臺階的高差，避免或[2]減小行車橋頭跳車現(xiàn)象的發(fā)生。半整體式（整體式）橋臺橋梁是近六十年來世界各國應(yīng)用最廣，研究最多，最有效的全無縫橋梁。即在全長不是很長的橋梁上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)或橋面的任何位置都沒有伸縮縫，梁的伸縮靠橋臺及臺后的一些特殊設(shè)置及一定范圍的路面變形予以吸收。在美國，早在上個世紀四十年代，美國中西部的幾個州就開始了對整體式橋臺的[3]試驗研究。國內(nèi)湖南大學首次提出了半整體式橋臺無縫橋梁的設(shè)計

4、理論，通過與周口市公路管理局合作，于2001年建成了首座半整體式橋臺無縫橋梁，并進行了相關(guān)測試研究，取得[4]了較好的應(yīng)用效果。文[5]在湖南大學和周口市公路管理局研究成果的基礎(chǔ)上進行了一些工程實踐。本文結(jié)合工程實例橋，重點介紹半整體式橋臺橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點及其工程應(yīng)用情況。2．整體（半整體）式橋臺橋梁結(jié)構(gòu)分析傳統(tǒng)的橋臺結(jié)構(gòu)與主梁完全分開，梁端與橋臺間設(shè)置伸縮縫，以利于梁體變形；一般在臺背后的牛腿上擱置搭板與接線路面銜接，如圖1所示。與傳統(tǒng)的橋臺不同，無縫橋臺與主梁連成一個整體，梁體的變形由路堤填土或臺下的柔性樁（墻）來消化。其實質(zhì)是整個結(jié)構(gòu)與土共同作用。它的受

5、力與變形與傳統(tǒng)橋臺有著很大的不同。根據(jù)與梁體的連接形式，無縫橋臺主要分為整體式橋臺和半整體式橋臺兩種，如圖2、3所示。-1-http://www.paper.edu.cn圖1傳統(tǒng)的橋臺及臺后結(jié)構(gòu)Fig1Conventionalbridgeabutmentconstruction圖2整體式橋臺圖3半整體式橋臺Fig2IntegralbridgeabutmentconstructionFig3Semi-integralbridgeabutmentconstruction半整體式（整體式）橋臺結(jié)構(gòu)取消了橋臺處曾經(jīng)必不可少的昂貴的伸縮縫裝置，使造價降低，施工得到簡化，使

6、行車更舒適，并兼具美觀、抗震性能好等優(yōu)點，還能用于老橋的改造和舊橋的加寬，極大地改變了過去的設(shè)計思想，是橋建設(shè)領(lǐng)域的一大進步，在世界各國得到大力推廣應(yīng)用。3．工程實例橋結(jié)構(gòu)設(shè)計工程實例橋?qū)儆诟慕üこ?，橋梁全長為67.96m，總溫度計算跨長3x16＝48m，斜交角o15，橋梁全寬13m（凈12+2x0.5m欄桿）；原上部結(jié)構(gòu)已設(shè)計為四跨裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板橋，橋面連續(xù)，橋臺處設(shè)置伸縮裝置；下部結(jié)構(gòu)為雙柱式橋墩，組合式橋臺，即U形橋臺和鉆孔灌注樁相結(jié)合；橋梁結(jié)構(gòu)總體布置見圖4所示。設(shè)計活載為汽車-20級、掛車-100，但實際上車輛重載、超載比例較大。圖4實例

7、橋結(jié)構(gòu)總體布置圖Fig4Examplebridgestructurewholecollocationfigure在盡量少改變原設(shè)計的基礎(chǔ)上，僅對橋臺和臺后進行了無縫優(yōu)化設(shè)計，重新設(shè)計為半整-2-http://www.paper.edu.cn體式全無縫橋，取消橋兩端伸縮裝置。梁體、基礎(chǔ)設(shè)計以及施工方案不變，采用瀝青混凝土橋面鋪裝，與瀝青混凝土路面直接連接，全橋、路不設(shè)任何接縫。該橋臺原設(shè)計為U形橋臺與鉆孔灌注樁相結(jié)合的組合式橋臺，設(shè)有支座及伸縮裝置。在盡量不改變原設(shè)計的基礎(chǔ)上，主要進行了以下修改，如圖5所示：①臺下樁基設(shè)計不變，增設(shè)搭板，原U形橋臺設(shè)計為半整體式橋

8、臺；②橋臺處設(shè)置不銹鋼四