淮北东岗楼立交桥桥墩病害改造设计.pdf

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1、世界桥梁２０１６年第４４卷第５期（总第１８３期）８９淮北东岗楼立交桥桥墩病害改造设计曾文彬，王松（中铁四局集团有限公司设计研究院，安徽合肥２３００００）摘要：为提高淮北市东岗楼立交桥运营的安全性，彻底解决立交桥既有病害，对桥墩主要病害进行检测，采用有限元方法计算全桥结构在升温效应下的桥墩受力，结合检测、计算结果制定改造措施。检测及计算结果表明：桥梁牛腿搭接支座损坏、伸缩缝堵塞，在升温效应下主线桥各联之间、主线桥与匝道桥之间内力相互传递，是桥墩病害的主要原因。对主线桥搭接牛腿进行切割改造，改变主线桥联与联之间连接关系；对主线桥及匝道桥搭接牛腿进行切割改造，改变主线桥与匝道桥之

2、间连接关系。以上改造措施，杜绝了原有结构形式各联之间相互影响的弊端，解决了桥梁病害的根源，桥梁恢复正常使用。关键词：城市立交桥；桥墩；病害；温度效应；牛腿；切割；维修加固；有限元计算中图分类号：U４４８．１７；U４４５．７１文献标志码：A文章编号：１６７１－７７６７（２０１６）０５－００８９－０５1工程概况2主要病害情况淮北市东岗楼立交桥于１９９５年建成通车，是市该桥运营１４年后发现病害，２００９年６月进行区的交通咽喉，为３层苜蓿叶形立交，东西向全长了第一次检测，２０１２年４月检测单位对该立交桥再８００m，南北向全长６８０m，最大建筑高差１２．５m。次进行了全面检测。经检测

3、，桥梁出现了桥面铺装桥梁设计荷载为汽－２０、挂－１００。桥梁总面积损坏、梁体伸缩缝失效、梁体和桥墩露筋锈蚀、桥墩２１６７００m。柱底开裂等病害。检测显示，病害发展迅速，尤其以［１］主线桥H为预应力混凝土连续箱梁，共分４桥墩、桥台病害最为严重。联。匝道桥（分为A、B、C、D、E、F、G、I８座）采用普2．1主线桥桥墩病害通钢筋混凝土连续箱梁。主线桥H采用单箱双室［１］根据枟淮北东岗楼立交桥监测报告枠，H５墩截面，匝道桥A、B、D、F、G、I为单箱单室截面，梁高柱底存在裂缝，H６墩柱底存在混凝土剥落，H１６墩１．４m，C匝道和E匝道采用梁高为１．０m的单箱柱底部表面出现混凝土碎

4、裂、露筋、典型桥墩病害三室截面。（见图２）。主线桥各联之间、主线桥与匝道桥之间采用牛2．2匝道桥桥墩病害腿搭接方式连接，牛腿搭接处设置圆形板式橡胶支匝道桥桥墩主要病害为墩底混凝土保护层剥座。淮北东岗楼立交桥平面示意如图１所示。图1淮北东岗楼立交桥平面示意图2主线桥H16墩病害收稿日期：２０１６－０１－１９作者简介：曾文彬（１９８２－），男，工程师，２００４年毕业于西南交通大学土木工程专业，工学学士（E‐mail：２２２８３４３２＠qq．com）。９０世界桥梁２０１６，４４（５）落、露筋锈蚀，其中G匝道及I匝道墩底出现数条横（２）牛腿搭接内部支座位置隐蔽，日常养护难［４］向、

5、竖向裂缝。以触及。一旦支座损坏，支座处摩阻力骤然变大，2．3桥台病害各联之间将相互影响，水平推力相互传递，破坏原有主线桥和匝道桥桥台挡土墙均存在表面砂浆局各联之间相互独立的设计初衷。部开裂、剥落，片石间有错位现象，桥台均受雨水侵（３）牛腿处支座耐久性差。由于板式橡胶支座蚀（见图３）。受本身胶层不均匀、橡胶老化及外部环境、安装等因［５‐６］素影响，使用寿命较短，而牛腿处支座的更换费用高、难度大，其使用寿命与桥梁设计基准期不相符。3．1．2牛腿搭接处伸缩缝淤积堵塞东岗楼立交桥均采用橡胶式伸缩缝，伸缩缝病害的主要原因如下：（１）经过对桥梁伸缩缝检测，伸缩缝均存在橡胶老化变形、止水

6、带破损等病害，在桥面养护中存在将沥青直接填入伸缩缝的情况。（２）桥梁原设计采用纵坡自然排水，该桥纵坡较大，桥面排水流速大、泥沙携带量较大，是伸缩缝泥沙淤积的重要原因。由于牛腿搭接处伸缩缝宽度图3桥台病害小、上牛腿及下牛腿之间的空间隐蔽，给清理工作带全桥桥墩及桥台病害如表１所示。来较大困难。通过分析全桥病害的特点，东岗楼立交桥墩台3桥墩病害分析病害的主要原因为牛腿搭接处橡胶支座损坏、桥梁3．1桥墩病害原因伸缩缝工作失效、堵塞［７］。在升温效应下，主线桥各3．1．1牛腿构造缺陷［８］联之间、主线桥与匝道桥之间不能自由伸缩，导致牛腿是桥梁结构的重要组成部分，衔接主线桥各个结构体之

7、间相互作用，将温度力全部作用于固联端、主线桥与匝道桥，传递整联主梁的荷载。联端定墩和桥台上，固定墩墩底承受较大弯矩，桥台承受采用牛腿衔接的结构存在以下问题：较大推力而出现开裂、混凝土剥落等病害。（１）由于牛腿处梁高度突然减小，截面凹折转3．2全桥温度效应分析［２‐３］角比较多，且传递较大集中力，因此在牛腿的转为分析病害产生原因，采用MIDASCivil软件角处往往由于受拉产生裂缝，给桥梁结构埋下安全建立东岗楼立交桥全桥有限元模型（见图４）。有限隐患。元模型梁、柱均采用梁单元模拟，固定支座处梁与柱表1全桥桥墩及桥台病