小半径立交桥匝道桥的加固设计研究:模拟城市5立交桥匝道

　　【摘要】公路桥梁匝道桥一般都是具有一定坡度的弯桥，十分容易发生病害状况，并且形式多样，状况复杂，不容易被发现。经过对立交桥匝道桥的病害检测，找出导致病害的原因，并提出相应的加固设计方案。
　　【关键词】匝道桥;加固;方案
　　
　　1.匝道桥病害状况
　　笔者以A市某立交桥匝道桥为例来进行分析和论述。在对本匝道桥进行例行的养护时，通过墩柱以及梁体外观的检测、支座工作状况以及墩柱的变位等情况的检测，发现：在多跨箱梁板腹板出有竖向的裂缝出现，并且在底板处有纵横以及斜向的开裂状况，这部分裂缝主要集中在第三、四、十四、十七、十九以及二十五跨，墩柱上半部分有竖向以及呈环状的裂缝，还有十四个墩柱支座出现位置横偏的状况，位移的最长距离为四厘米，并且一个支座的上下螺栓因为锈蚀导致卡位，横向位移现象最严重的发生在十三、十四两个墩柱，纵向位移最严重的在六号墩柱。
　　2.病害原因
　　导致上述立交桥匝道桥病害状况的主要原因有以下三点
　　首先，造成梁端腹板出现裂缝的原因在于：因为本案例属于小半径匝道桥，在扭矩以及弯矩的双重作用下，箱梁伸缩缝处的梁端腹板就极有可能局部受剪大的状况，这就会导致斜向开裂的现象。
　　其次，导致梁体的腹板处裂缝的原因主要是匝道桥较小的平曲线半径、弯矩以及扭矩对箱梁所产生的双重作用，此外，所通行的超载车辆也会造成裂缝现象更加明显。
　　最后，墩柱裂缝的出现时因为立交桥匝道桥的具体结构属于是连续钢结构，在桥体整体出现受力变形的情形下，墩柱顶部以及底部三分之一处为最大受力点，所以容易出现裂缝。
　　3.加固方案设计
　　通过仔细检测，并对导致该小半径立交桥匝道桥病害的原因进行深入分析，在对类似桥梁加固方案成功经验加以借鉴的基础上，笔者提出以下小半径立交桥匝道桥加固设计方案。
　　首先，对小半径立交桥匝道桥的上部进行结构加固。用碳纤维布对小半径立交桥匝道桥五号墩顶部向四号墩、十号墩柱向九号以及十一号墩柱的箱梁两边的腹板处进行加固，具体的加固范围为在距离梁端三厘米处的整腹板。
　　其次，支座的加固措施：予以更换。针对现实情况，将小半径立交桥匝道桥十五号墩靠十四号墩侧的支座予以更换，用可以进行单向以及双向滑动的盆式橡胶支座代替最初的支座，纵桥向平面曲线外侧换为GPZ2.5SX，纵桥向平面曲线内侧更换为GPZ2.5DX，此外，需要注意的是，在对支座进行加固后，要在墩柱顶部设置临时顶梁支点。
　　最后，对下部结构进行加固的设计方案。经过实地考察和分析，将需要加固的范围锁定为小半径立交桥匝道桥的第十、二十墩柱的下部结构，具体加固方案包括以下四方面的内容：第一，对墩身进行加固，桥墩原本设计的是花瓶式的墩身，其中下部的具体尺寸是两百乘一百二，并且设置了一个二十五乘十五的倒角的等截面的矩形段，墩身的上部分是高度为四百一十厘米的呈花瓶式结构的变宽段；桥墩的顶部的平面尺寸是四百乘一百四，另外设置有十乘六的倒角。对墩身的加固方案预采取对称加固的方式，新墩身和旧墩身的竖向的中心线要相互重合，在加固施工完工以后，新墩身的中下部的具体尺寸是三百六乘一百八，原本的呈倒角的等截面的矩形段面积为二十五乘十五；新桥墩的上半部分的花瓶式结构的变宽段的高度为四百一十厘米，加固后的墩柱顶部的平面尺寸是五百六乘一百八，设置了二十五乘十五的倒角。在墩身的四周的各个侧面，植入普通剪力筋，间距大致保持在四十乘四十，对桥墩墩身钢筋以绑扎的方式进行加固，在墩身的顶面的下方，植入两排抗拔钢筋，使其呈竖向分布，间距保持在十五厘米左右，横向间距设置为竖向间距的两倍，墩身的钢筋植入完成以后，要做完相应的清整工作后，即可对加固部位钢筋开始动工。第二，对承台进行加固，桥墩承台原本是纵向和横向都为三百二乘两百的矩形结构，在进行加固施工后，承台的尺寸是纵桥向宽度为三百八十厘米，横桥向长度为一千一百二十厘米，厚度为二百五十厘米，加固后的承台与原本的承台的底面的标高是相同的，在竖向的中心线也相互重合，是呈对称分布的。对旧承台的顶面以及纵桥向的一侧进行充分的凿毛处理，从而保证加固后的砼和原本的砼结合的紧密度，使其能够共同受力，在纵桥向一侧植入剪力筋，间距保持在三十乘三十厘米左右的间距即可。第三，加固桩基。原本的承台下桩基是一个直径为一百八十厘米的桩基，加固方案就是在原本的桩基的基础上，在中心线的横向的两边的四百五十厘米处添加两根直径为一百二十厘米的桩基，使其与加固部分的承台相互对应。第四，对下部结构的桩基进行加固时需要特别注意的事项：首先要确保钢护筒到达岩石面，在施工过程中使用回旋钻进行钻孔并且施行反循环吸浆工艺，要尽可能的防止造成桩四周的土质出现震动，在对桩内部的主筋进行焊接时，要确保各个断面的接头数要在主筋数的一般之内，并采取双面焊接的工艺，焊缝的长度要在5d以上。
　　假设有这样一个匝道桥要加固：匝道桥桥型为4×28＋2×40.5＋5×28米预应力混凝土连续曲线箱梁，其中第三～十一跨位于直径125米及800米的同向曲线上，桥梁全长333米。
　　针对匝道桥的设计、施工及开裂现状，结合结构检算和荷载试验结果，采用增加预应力进行加固为较佳方案，即在箱梁两侧腹板上各增设了2束15Φj15.24体外预应力钢绞线，然后浇筑20～22cm厚的外包混凝土，形成新的箱梁断面。同时在1、10号墩顶箱梁顶板及4、5、6号支点范围内箱梁腹板两侧粘贴钢板条。加固前后应力计算结果见下表。
　　加固前后主梁应力对比单位：MPa
　　4.结语
　　小半径立交桥的匝道桥很容易发生病害，并且不容易被发现，笔者在对导致病害的原因进行分析的基础上，提出相应的加固建议，以便为同种类的其他匝道病害的加固有所借鉴。■
　　
　　【参考文献】
　　［１］城市桥梁施工员一本通.城市桥梁施工员一本通编委会.中国建材工业出版社,2010,05．
　　［２］公路桥梁加固施工技术规范.中交第一公路勘察设计院.人民交通出版社 ,2008,11．
　　［３］苏权科，石国彬．桥梁施工监理方法与要点(第2版)，人民交通出版社，2009-07．
　　［４］励可鉴，崔旭光．公路与桥梁施工技术，人民交通，2007-09．
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