S形高架桥混凝土箱梁更换为钢箱梁设计

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1、80世界桥梁2014，42(3)S形高架桥混凝土箱梁更换为钢箱梁设计李前名(中铁二院武汉勘察设计研究院有限责任公司，湖北武汉430071)摘要：某城市高架桥已通车运营22年，原设计为s形钢筋混凝土连续箱梁桥，盖梁柱式墩。检测发现该桥上部各跨梁体存在大范围的裂缝，完好状态鉴定为D级。因拟建地铁隧道从桥下经过且与第4号墩桩基冲突，需对该桥进行改造。改造方案为：对4号墩拆除重建，其余墩台进行病害整治后予以保留利用，并将既有混凝土梁更换为钢箱梁。对新建钢箱梁的支座布置、箱梁的应力与挠度及全桥抗倾覆稳定性进行详细的分析与计算；采用释放S形平面曲线反弯点附近1号墩横向约束的

2、方式减小横向水平力，改善全桥的受力状态；采用全部墩台顶部钢箱梁内浇注素混凝土压重的方式保证全桥的抗倾覆稳定性。关键词：高架桥；钢筋混凝土梁；钢箱梁；更换；病害整治；应力；抗倾覆稳定性；支座中图分类号：U448．215；U445．6文献标志码：A文章编号：1671—7767(2014)03—0080—051工程概况某城市高架桥为S形钢筋混凝土连续箱梁桥，建成于1991年4月。该桥平面位于R一100m的S形反弯曲线及夹直线上，孔跨布置为2Om(曲)4-20m(直)+30m(直)+3×20m(曲)。桥面全宽9m，桥下最大净空4．5m。主桥上部结构为单箱式双悬臂连续箱梁

3、，箱梁悬臂长2．5m。桥墩为独柱墩接盖梁，桥台为U形台；除0号台采用扩大基础外，1号～6号墩台均采用钻孔桩基础。持力层为中等风化花岗岩。桥梁横断面构造如图1所示。市政管理部门2012年对该桥进行了检测，发现各跨梁体均出现不同程度的开裂现象，其中第3跨(30m跨)的情况较为严重，最大裂缝宽度达到0．40mm，部分裂缝在腹板厚度方向已完全贯通。口口口检测判定该桥现阶段的完好状况等级为D级(不合卫单位：。格状态)，应进行中修或大修。拟建的城市轨道交通1号线区间隧道在该桥图1桥梁横断面构造2号～4号墩间地面以下穿越，其中既有4号桥墩桩选择暑假期间的2个月，原址拆除重建工

4、期较长，不基位置与隧道有冲突，隧道施工时会造成4号桥墩具备可行性；桩基托换可解决桥墩桩基与隧道冲突基础丧失承载力。高架桥平面如图2所示。的问题，但极有可能加剧上部梁体的开裂，造成二次病害。因此，设计重点考虑对4号桥墩进行拆除重2改造方案设计建，并更换上部梁体的改造方案。为保证桥梁结构的安全，同时给城市轨道交通该桥改造施工工期仅有6O余天，桥下两侧道路建设预留实施空间，该桥亟需进行加固改造。设计交通较为繁忙，且施工期间白天不能中断交通。由对原址拆除重建及桩基托换等方案进行过比选：考于钢箱梁可以在工厂提前分节段预制，待桥墩施工虑到桥梁位于当地一所重点中学正大门，施工

5、只能完成后运至现场拼装快速成桥，因此，最终设计采用收稿日期：2013—11—22作者简介：李前名(1981一)，男，工程师，2003年毕业于西南交通大学土木工程专业，工学学士，2006年毕业于西南交通大学桥梁与隧道工程专业，工学硕士(E—mail：lqml29@126．corn)。s形高架桥混凝土箱梁更换为钢箱梁设计李前名81图2高架桥平面了拆除、新建4号桥墩，并将上部混凝土梁全部更换16mm，支点附近加厚至24EEIm；纵肋采用T形肋，为钢箱梁的改造方案。新建4号桥墩平面位置相对间距为300mm。一般断面底板厚14mm，支点附于既有墩沿顺桥向往5号桥墩方向平移

6、2m，采用近加厚至24mm；纵肋采用T形肋，间距为400单桩独柱墩。新桥总长保持一联130ITI不变，跨度mm。腹板板厚14mm，每条腹板设4道纵向加劲组合调整为(2×2O+3O+22+184-20)m连续梁，肋。横隔板间距2．0IT1，板厚为12mm，在支点及梁新桥的平面、纵横断面等参数与既有旧桥一致。既端加厚至24mm，为便于节段间现场施焊，横隔板有旧桥设计荷载标准为汽超一2O，验算荷载为挂一上布置有进人孔。钢箱梁材质为Q345C。120，由于该桥所处道路等级为城市次干道，因此，该桥面横坡及超高为1．2，与既有旧桥保持一次改造按城一A荷载设计新钢箱梁及新建4

7、号桥致，通过调整铺装层厚度来设置横坡及桥面超高。墩，并以城一A荷载对保留的既有墩台进行检算。为便于钢箱梁施工，箱梁顶面、底面横桥向设置为平既有旧桥混凝土梁采用搭设支架、用绳锯分段坡，梁底纵坡通过支座垫板予以调整，以便水平放置割除的方式拆除并运走，然后切割拆除既有4号桥支座。钢箱梁横向设双支座，支座横向间距如表1墩，再施工新的4号桥墩，同时对其余保留墩台的表所示，其中1号、2号、3号、5号桥墩受既有盖梁宽面裂缝等缺陷进行整治，下部墩台改造施工完成后，度及抗剪验算限制，支座横向间距只能在1．3～1．7随即进行钢箱梁的现场拼装施工。1T1，新建4号桥墩及既有桥台有条件

8、拉开支座横向间距以提高抗