浅析某在役城市立交桥的加固设计研究

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1、浅析某在役城市立交桥的加固设计研究摘要：基于现代城市交通日益繁忙及对某城市立交的病害调查，分析了该立交裂缝损伤产生的主要原因。通过详细地对原结构桥梁的应力状态分析，所设计的加固方案可以有效地改善部分截面主拉应力已经接近混凝土抗拉强度临界值，有效提高桥梁的承载能力。本次加固设计研究，可供同类结构设计参考。关键词：立交桥裂缝计算分析加固设计1项目概况现状互通式立交主桥上跨孙坂路，主线桥分左右两幅，上部结构为现浇钢筋混凝土连续梁，结构形式为17m+25.5m+17m三跨连续箱梁，斜交角度为135度，重力式U型桥台。右幅（内）为单箱单室，面宽11.75m，底宽5.15m；左幅（外）为双

2、箱单室，面宽15.75m，单片梁底宽3.5m，梁体中心高度均为1.3m。桥面净宽28.5m，桥面横坡为3%。原设计荷载为汽车-超20级，挂车-120，于一九九七年六月竣工。箱梁构造示意图如下图1.1-1.2所示。图1.1主线桥左幅箱梁构造示意图图1.2主线桥左幅箱梁构造示意图2桥梁主要病害及原因分析该立交桥于1997年建成通车，已投入运营10多年。在各种因素的影响下，两幅桥上部箱梁出现较多裂缝，且多处裂缝超过限值，宽度0.3mm以上的裂缝有148条，最大裂缝宽度达到1.1mm，8个支座处也出现不同程度的裂缝，以及多处砼剥落、钢筋锈蚀等等，主梁混凝土回弹强度大于60Mpa，技术状

3、况评定该立交为三类桥。照片1裂缝照片2钢筋锈蚀照片3腹板裂缝照片4露筋严重锈蚀照片5支座变形照片6支座开裂依据病害调查报告书中显示裂缝的形状和分布形式两方面分析，该立交桥箱梁裂缝产生的主要原因如下：（1）使用荷载超限。随着城市道路运输量的大幅增加，车辆荷载的超限现象非常普遍，货运机动车单车重量已远远超过当时设计规范的设计值，这将直接导致桥梁关键部位承受超过设计允许的荷载而使梁体出现较大裂缝，因此该立交桥腹板等部位出现较多裂缝与大量超载车辆通行有直接的关系。（2）钢筋锈蚀。由于普通钢筋混凝土本身是带裂缝工作的，加上周边空气湿度等外界因素的影响，部分保护层厚度不够的钢筋就会产生锈蚀

4、，使原本未超标的裂缝继续扩大，给桥梁带来各种病害。3原结构复算及现状结构结构检算3.1原结构按原设计规范复核计算由于该立交桥没有施工过程检测的纪录且已建成运营10余年以上，因此依据原施工图所确定的结构尺寸及普通钢筋配置等设计资料，不考虑结构的裂缝、损伤等影响，考虑到原施工图设计是采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ023-85规范，因此本次也采用此规范进行了成桥、运营阶段的复核计算。1）原结构抗力验算结果如下：承载能力极限状态验算见下表所示：连续箱梁截面极限承载能力抗弯验算截面位置计算弯矩Mj（kN.m）抗力MR（kN.m）是否满足富余量边跨跨中8040158

5、00是49.1%中跨跨中1240015800是21.5%桥墩支座附近-10600-11900是10.9%连续箱梁截面极限承载能力抗剪验算位置计算剪力Qj（kN）抗力QR（kN）是否满足富余量桥台支座附近18103470是47.8%桥墩支座附近31903470是8.0%验算结果表明，原桥梁设计截面抗弯和抗剪满足《桥规》（JTJ023-85）要求。2）原结构变形验算：验算结果表明，在挂车荷载作用下连续箱梁结构变形，边跨最大为2.0mm，中跨最大为4.0mm，变形满足《桥规》（JTJ023-85）要求。3）原结构持久状况构件应力验算：正常使用状态下，原结构计截面应力计算结果如下，计算

6、应力包络图如下图正常使用状态应力包络图原结构持久状况构件控制截面应力验算结果如下表所示：正常使用状态下控制截面应力验算结果截面位置混凝土主压应力（Mpa）混凝土主拉应力（Mpa）受拉区钢筋应力（Mpa）受压区钢筋应力（Mpa）是否满足受力情况边跨跨中4.64-0.88-30.912.4是弯拉应力大中跨跨中8.75-0.58-85.834.3是弯拉应力大桥墩支座附近11.38-2.24-138.045.6是剪应力大验算结果表明，构件截面砼应力满足《桥规》（JTJ023-85）要求。4）原结构持久状况构件抗裂验算：原结构持久状况构件控制截面抗裂验算结果如下表所示：正常使用状态下控制

7、截面抗裂验算结果截面位置长期荷载裂缝（mm）裂缝宽度限值（mm）是否满足受力情况边跨跨中0.080.2是下缘受拉中跨跨中0.1390.2是下缘受拉桥墩支座附近0.1380.2是上缘受拉由以上检算结果知，原结构符合钢筋混凝土构件设计要求。3.2结构现状模拟检算由于客观条件的限制,桥梁结构实际承载能力只能依靠桥梁结构表观裂缝损伤调查结果进行假定。根据该立交桥梁体的损伤及开裂状况，假定按结构抗力损失10％计算。经过折减之后，检算结果见下表所示：考虑折减连续箱梁截面极限承载能力抗弯验算截面位置计算弯