钢悬臂组合桥面板加宽改造箱梁方案研究.pdf

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1、世界桥梁２０１７年第４５卷第２期（总第１８６期）８５钢悬臂组合桥面板加宽改造箱梁方案研究孟涛，吴军鹏，张运清，刘康（山东省交通规划设计院，山东济南２５００３１）摘要：为实现对既有箱梁最大限度的保留利用，以某高速公路互通立交匝道桥为背景，对钢悬臂组合桥面板加宽改造箱梁的方案进行研究。该方案通过在原箱梁两侧安装空腹式钢悬臂和钢混组合桥面板的方法，在实现拓宽目标的同时，对原桥的箱梁进行了最大限度的保留利用，并在不设置横向预应力的条件下实现最大悬臂２．８７５m。通过有限元参数分析确定了该桥钢悬臂的合理布置间距为２m，钢悬臂与混凝土箱梁连接面上锚栓设计时应考虑内力分布不均匀情

2、况。同时，验证了采用带纵肋钢板作为桥面板底模是可行的，但应重视混凝土收缩徐变对组合桥面板的内力重分布的影响。关键词：匝道桥；钢悬臂；混凝土箱梁；加宽；组合桥面板；桥梁改建中图分类号：U４４８．１７；U４４５．６文献标志码：A文章编号：１６７１－７７６７（２０１７）０２－００８５－０６1引言完善、发达的公路交通网络是社会经济发展的必然要求，随着国民经济的飞速发展，对已有的公路特别是节点互通立交的升级改造成为公路工程领域的新热点。其中，如何实现对现浇箱梁结构的加宽改造，提高改造效率、降低改造成本、保证结构安全［１］成为结构工程师关注的重点。目前国内外一些桥梁加宽实例多采

3、用的是在原桥梁单侧或两侧增加桥墩，依靠新增的桥墩支撑加宽的桥面，新增结构对原桥结构的受力影响较小，这图1互通立交平面图及B匝道平面示意种方法在受力分析和构造处理方面都比较简单，但也存在一定问题：在结构方面由于新旧结构因多种原因造成变形不协调，加宽部分主梁与原主梁纵向接缝易开裂，而且施工过程中对桥下交通影响较大［２‐４］（跨路施工），需要新增占地，基础开挖工程量大。本文结合某高速公路互通立交匝道加宽改造项目，对既有钢筋混凝土现浇箱梁采用两侧增加空腹式钢悬臂加宽改造方案进行了研究。2工程概况某高速公路互通立交为Y形枢纽互通立交（见图１），原B匝道为单向单幅匝道桥，标准路

4、基宽度为８．５m（见图２），于１９９９年建成通车。近年来，由于交通量增长较快，该匝道经常出现拥堵现象。该图2单车道匝道标准断面［５］匝道桥桥长大于１km，按照现行规范的要求，对需要对B匝道桥进行加宽改造。于长度大于５００m的匝道，应设置双车道。因此，B匝道桥全长５４７．６m，桥面净宽７．５m。上部收稿日期：２０１６－０８－２２作者简介：孟涛（１９７７－），男，高级工程师，２００１年毕业于山东建筑工程学院交通土建专业，工学学士，２００４年毕业于同济大学桥梁与隧道工程专业，工学硕士（E‐mail：mengtao＿１２３＠１２６．com）。８６世界桥梁２０１７，４５（２）

5、结构形式为［３×（５×２０）＋１×（１×２７＋２×３４＋１×4钢悬臂组合桥面板的技术要求２７）＋１×（６×２０）］m的预应力混凝土连续梁；下部采用钢悬臂组合桥面板加宽改造箱梁应满足的结构为单柱实心薄壁桥墩、双柱框架式桥台，采用钻技术要求有：①适度控制箱梁的加宽宽度；②需合理孔灌注桩基础。桥面铺装为沥青混凝土结构，采用确定原箱梁悬臂切割位置、钢悬臂顺桥向的布置间［６］毛勒伸缩缝。支座采用盆式橡胶支座。桥梁设计荷距等参数；③钢悬臂的锚固效果；④在组合桥面板载等级为汽－超２０，挂－１２０级。检测结果显示，B设计时应考虑施工的方便性，并应考虑混凝土收缩匝道桥技术状况较好，检

6、测评定为二类，处于良好状徐变对结构的影响等。态，具备进行直接加宽的前提条件。综合考虑，提出4．1加宽宽度的限制条件了一种钢悬臂组合桥面板加宽改造箱梁方案。考虑到结构受力安全性，采用钢悬臂组合桥面板加宽箱梁的宽度应受到一定的限制，主要考虑以3钢悬臂组合桥面板加宽改造箱梁方案下几个方面：B匝道原箱梁宽８．５m，悬臂长２m。按照规（１）在不施加横向预应力的情况下，最大悬臂［５］范要求，单向双车道匝道宽最小为１０．２５m，即两宽度一般不宜超过３m。悬臂过大时，新增悬臂结侧悬臂长２．８７５m。若采用传统的增加混凝土悬臂构与原混凝土箱梁的锚固连接受力显著增大，容易梁的方法进行加

7、宽改造，由于悬臂增加较大，悬臂根导致锚栓承载力超出安全范围或锚固区混凝土破坏。部断面受力超出了截面承载能力，且结构自重增加（２）随着桥面加宽，结构承担的恒荷载将增加，较多，将导致原梁体承载能力不足，需要补强加固。同时由于新增了１个车道，汽车荷载效应也显著增针对以上问题，本文提出了一种钢悬臂组合桥面板大，应保证改造后结构控制截面的荷载效应不超出加宽改造箱梁的方案：保留利用原箱梁主体部分，切结构承载能力。除两侧悬臂端部（含原桥护栏），将空腹式钢悬臂作（３）桥梁加宽后荷载的横向分布引起的荷载效为辅助支撑，采用组合桥面板接长原悬臂至设计宽应（如箱梁的横向倾覆弯矩、支座负