1、曲线梁桥病害现状
深圳地区部分城市立交匝道出现曲线梁整体向曲线外侧位移、爬行,导致端部共用墩处限位挡块损坏、或两匝道桥互相顶死,匝道桥两联之间桥面错位,独柱墩支座上的横向位移过大,导致有支座失效的可能的病害。主要工程实例有泥岗立交桥及创业路立交桥中部分曲线梁匝道加固,其主要采用的加固方法有固接墩加强加固、设置横向限位装置等加固方法。
2、曲线梁桥病害原因
曲线梁桥容易产生上述病害的主要原因有以下几个方面:① 曲线粱纵向预应力的横向效应使得曲线梁有变直的倾向,同时混凝土的徐变使得此倾向有加大的趋势。②其次预应力的纵向压缩效应、混凝土徐变、混凝土的收缩使得粱体有整体向固结墩位移的趋势。③此外曲线梁桥的温度效应、车辆荷载的离心力等,有促使梁体外移的外部功存在。
3、曲线梁桥常见的加固方法
目前深圳地区部分立交桥梁出现的问题属于曲线梁桥的通病,有一定的共性,也有其个性。假如不加固处理的话,有关病害可能进一步恶化。而选择合适的加固方法限制变形加大是根据实际情况首当其冲考虑的问题。本文浅谈深圳市创业路立交部分曲线梁匝道加固工程中使用的二种常见加固方法。
创业路立交部分曲线梁匝道维修加固的目标主要有以下两方面:
(1)提高固结墩的刚度,增加其抗扭承载力,更好地达到约束粱体扭转变形的效果。
(2)采取必要措施对粱体进行限位,解决箱梁横向位移的问题。
通过对可能的各项维修加固方案进行对比分析,综合维修加固效果、施工可行性、经济性等各方面的因素,针对本桥梁的具体病害特性采用以下二种方法。
3.1加固独柱固结墩
对于不同的跨径组合、桥宽及墩梁固结形式,采取不同的处理措施:
(1)固结墩加固设置位置:① 对于原来一联中仅设一处墩粱固结的桥跨,对该固结墩进行加大加强:②对于原来一联中设置两处及以上墩梁固结的桥跨,设置两个强大的固结墩;③ 历史上已加固过的固结墩,则不再做处理。
(2)固结墩加固形式:根据桥下场地的限制条件及匝道桥宽等情况,固结墩加固共分为A、B、C型三种形式,具体如下:
新旧桩基之间通过新设承台相互联系在一起。
(3)固结墩墩身加固:将原墩柱圆形截面加粗至扁矩形截面;根据上部箱梁不同的底宽来确定墩身矩形截面的宽度。
(4)固结墩基础加固:根据桥下场地的施工条件,分为常规的钻孔灌注桩基础和新型的微型桩两种方法。
3.2设置横向限位装置
由于原桥梁支座均采用多向活动支座,缺乏横向限位约束,故在每联桥跨的梁端和与其对应的桥台或共用墩盖梁之问设置限位设施,以控制箱梁梁体进一步发生横向位移趋势。
4、具体工程实例加固方案及加固效果
创业路立交部分匝道具体加固方案如下:
4.1 A形固结墩加固
(1)从曲线外侧进行加桩,桩径D120cm,桩长按35m设计,新旧桩净距按3.2m控制;桩身采用C25混凝土浇注,钻孔灌注桩法施工。
(2)新旧桩基之间通过设置承台连接,共同受力;新设承台宽2.5m,长8.15m,高2.0m;承台采用C30混凝土,现场立模浇注施工。
(3)加大墩身截面成扁矩形,具体尺寸为顶部B=5.0m,H=1 5m;底部B=4.0m,H=1 5m;横桥向设置R=14m的园曲线过渡墩身截面,变化范围按3.7m控制。
4.2 B形固结墩加固
(1)在原有桩基四周施工一组共22根微型桩,桩径D25cm,桩长按25m设计,桩平面按梅花状布置,间距@60x95cm;桩身采用C30水泥浆灌注,钻孔灌注桩法施工。
(2)在原墩柱桩基连接处,增设一矩形承台,承台宽2.5m,长5.0m,高2.0m;承台采用C30混凝土,现场立模浇注施工。
(3)加大墩身截面成扁矩形,具体尺寸为顶部B=5.0m,H=1.5m;底部B=4.0m,H=1.5m;横桥向设置R=14m的园曲线过渡墩身截面,变化范围按3.7m控制。
4.3 C形固结墩加固
(1)从曲线kiln进行加桩,桩径DI20cm,桩长按35m设计,新旧桩净距按3.2m控制;桩身采用C25混凝土浇注,钻孔灌注桩法施工。
(2)新旧桩基之间通过设置承台连接,共同受力;新设承台宽2.5m,长6.9m,高2,0m;承台采用C30混凝土,现场立模浇注施工。
(3)加大墩身截面成扁矩形,具体尺寸为顶部B=3.0m,H=1.5m;底部B=2.0m,H=1.5m;横桥向设置R=14m的园曲线过渡墩身截面,变化范围按3.7m控制。
4.4 限位设施安装
(1)对于桥台处:直接在台帽上增设钢筋混凝土限位挡块。挡块高50cm,保持与台帽同宽同厚;挡块与箱粱腹板之间留有5cm的空隙,内塞一橡胶垫块,起到缓冲消能的功能。
(2)对于共用墩处:分别在箱粱粱底、共用墩盖梁侧面种植螺栓,安装钢构件;通过箱梁梁底伸出来的销,插入共用墩盖梁处制作的栓内,利用销栓的原理来限制位移;两者之间留有5cm的空隙,内塞一橡胶垫块,起到缓冲消能的功能。本桥采用这二种方案的加固效果如下:
①固结墩加强的效果
采取扁矩形墩身进行加强,为历史加固中所采用的方法。从目前使用情况看,效果明显,未出现有异常。对于中间设墩粱固结的桥跨,设置如此刚性强大的固结墩,能有效地约束梁体的扭转变形等。
②限位装置的效果
采取钢销栓方法进行限位。该形式在目前新建曲线桥中均有设置,从外观形式上看有所不同,但作用原理是相通的。
5、具体加固方法的施工要点
5.1独柱固结墩施工
(1)在曲线外侧施工一根D=120cm桩基(或四周先施工D=25cm的微型桩);
(2)凿毛旧桩基项部混凝土,表面处理后植筋,绑扎承台钢筋并浇注混凝土;
(3)凿毛旧墩柱四周及箱梁底部混凝土,表面处理后植筋,绑扎墩身钢筋并浇注混凝土;
(4)拆模养生,加固完毕。
5.2 限位设施安装一共用墩处
(1)按设计图纸对箱梁底部及共用墩侧面种植螺栓;
(2)将工厂预制的钢构件现场焊接安装到位;
(3)塞入橡胶垫块,施工完毕。
5.3 限位设施安装一桥台处
(1)按设计图纸对台帽帽顶进行植筋,并进行表面处理;
(2)绑扎挡块钢筋并浇注混凝土,养生;
(3)塞入橡胶垫块,施工完毕。
6、结束语
深圳地区部分立交匝道曲线梁桥存在上述病害,其程度已危及桥梁使用寿命及运营安全,有些病害发展并不十分明显,对桥梁的使用未产生即时危险,须继续严密监测,以防止病害的迅速发展对桥梁运营安全带来的潜在威胁。同时建议应尽快对产生上述病害的曲线梁桥制定切实可行的维修加固方案,对其进行维修加固,以产生良好的经济效益和社会效益。