曲线独柱墩连续箱梁抗倾覆加固设计实践

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1、曲线独柱墩连续箱梁抗倾覆加固设计实践　　摘要：本文以箱梁整体刚性假设为基础，采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（征求意见稿）的抗倾覆稳定计算公式，验算了某互通立交匝道桥连续箱梁的抗倾覆稳定性，在稳定系数较小的情况下进行了加固方案的设计，并详细设计了加固的施工流程。该验算方法及加固方案可供类似工程参考。关键词：独柱墩、抗倾覆、加固设计中图分类号：U457文献标识码：A引言在城市高架、城市立交桥以及高速公路的匝道桥建设中，独柱式桥墩连续梁桥由于具有结构轻巧，桥下通透性好、视野开阔，易适应地形，下部工程量小等优点而在桥梁工程中广泛采用，在很多跨线桥的空间位置受到限制的情况下，往往成

2、了唯一的桥型选择。但是，随着独柱连续箱梁桥应用的推广，许多过去未曾预料到的问题逐渐显现出来，其中最引人注目的要属桥梁整体倾覆的问题。如2012年78月24日，哈尔滨阳明滩跨江大桥一段引桥发生整体塌落，造成不小的经济损失和极为不良的社会影响。箱梁桥倾覆过程是在活载的倾覆作用下，上部结构整体失去平衡的破坏。结构倾覆时，事前并无明显表征，其危害性极大。因此，对已建连续箱梁配独柱墩桥型的横向整体抗倾覆能力进行验算，并对不满足要求的箱梁进行加固设计就成了当前一个重要课题。验算力学模型的建立及求解桥梁在一个平面内，由若干个支座支承，要发生整体倾覆，总是存在一个翻转轴，在外力的变化下，这个翻转轴的一个方

3、向翻转的力矩不断增大，达到并超过了整个结构对于这个翻转轴所能承受的抵抗翻转力矩，整体结构就会发生翻转并倾覆。如图1所示,任意两个最外侧支座的连线就构成一个翻转轴,当翻转轴外侧的活载力矩过大,超过箱梁自重所能承受的抵抗力矩后,箱梁整体将向偏载一侧翻转。曲线连续箱梁整体倾覆示意图为了分析桥梁横向抗倾覆能力,先做出以下假设,以简化问题：(1)桥梁整体简化为一个平面结构；(2)桥梁纵横向强度、刚度满足要求,即不会发生除横向倾覆失稳以外的其他破坏形式；(3)计算抗倾覆能力时,不考虑桥梁变形对受力的影响，即假定桥梁整体上部结构为刚体。可以用抗倾覆稳定系数作为评价连续梁桥抗倾覆能力的指标，计算公式如下。

4、7式中：—抗倾覆稳定系数；—使上部结构倾覆的作用效应；—使上部结构稳定的作用效应。现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）中未对箱梁上部结构抗倾覆稳定性验算进行规定，本次验算参考《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（征求意见稿）第4.1.9条，该条规定如下：采用整体式断面的中小跨径梁桥应进行上部结构抗倾覆验算。上部结构的抗倾覆稳定系数应满足下式要求：式中：——抗倾覆稳定系数；——使上部结构倾覆的汽车荷载（含冲击作用）标准值效应；——使上部结构稳定的作用效应标准组合。原设计结构概况本文加固项目为某互通立交匝道桥的一联箱梁，跨径组合为：2*20+19.

5、3m。上部结构为钢筋混凝土连续箱梁，箱梁平面位于A=179.444，R=230的缓和线和圆曲线上，桥面宽8.5m。过渡墩采用D=100cm的双柱墩，支座间距2.5m；桩基采用两根D=120cm的钢筋混凝土钻孔灌注桩，桩中心间距320cm；桩、墩间采用厚150cm的承台相连。7非过渡墩采用D=120cm独柱墩，墩柱中心与箱梁中心重合；桩基采用两根D=120cm的钢筋混凝土钻孔灌注桩，桩中心间距320cm；桩、墩间采用厚150cm的承台相连。原设计墩柱构造图如下：非过渡墩一般构造图过渡墩一般构造图原结构抗倾覆稳定系数计算结果本联箱梁位于曲线上，箱梁倾覆轴线如下图：原结构倾覆示意图；；；；；成桥

6、状态时各支座反力及其到倾覆轴线的垂直距离如下表：原结构恒载支座反力及其到倾覆轴线的垂直距离由上述各参数，得出抗倾覆安全系数：可见，抗倾覆稳定系数较小，不满足要求。结构加固措施7根据以上验算结果及施工条件的要求，为保证结构的抗倾覆稳定安全性，设计加固方案在原有独柱墩的外侧包裹混凝土形成圆端形板式墩。墩身横桥向宽3.5m，顺桥向宽1.5m，两端设D=1.5m圆弧，以弱化墩身体量，改善加固后结构的景观效果。墩顶横桥向设两个支座，支座间距2.5m，加强结构抗倾覆性能。加固后墩身构造图如下：墩身一般构造图加固后抗倾覆稳定系数计算结果经上述墩身加固处理，中间非过渡墩均采用双支座，箱梁倾覆轴线发生变化，

7、箱梁加固后倾覆轴线如下图：加固后倾覆示意图；；；；；加固后各支座恒载反力及其到倾覆轴线的垂直距离如下表：加固后恒载支座反力及其到倾覆轴线的垂直距离由上述各参数，得出抗倾覆安全系数：可见，经上述加固后，抗倾覆安全系数可满足要求且有较大富余。加固施工顺序1、植筋7混凝土表面处理：根据要求并结合现场测量定位，在墩柱、承台新旧混凝土结合面，凿除6～8mm厚的表层砂浆，使坚实的混凝土石外露，并凿成凹凸不平的粗糙面，再用钢丝轮清除表