某互通立交匝道橋支座脫空的加固設(shè)計(jì)

楊振龍 何宇航

(中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西西安 710075)

1 項(xiàng)目概況

某互通式立交工程中匝道橋4座，橋面寬度為8.5 m，上部結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)跨徑為20 m或25 m，30 m，均采用單箱單室直腹板截面的預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，箱梁底板寬度均為4 m;下部結(jié)構(gòu)采用單樁獨(dú)柱墩，伸縮縫處墩頂設(shè)置直徑2.3 m頂帽，頂帽上布置4個(gè)雙向活動(dòng)支座，支座中心橫橋向間距為1 m;橋臺(tái)采用樁柱式橋臺(tái)。匝道橋橋梁概況見表1。

表1 匝道橋橋梁概況一覽表

開工三年后進(jìn)行質(zhì)量檢查，發(fā)現(xiàn)已完工的匝道橋墩柱上有裂縫產(chǎn)生，并且箱梁有側(cè)向扭轉(zhuǎn)、向外滑移、內(nèi)弧支座脫空的現(xiàn)象。進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)墩柱裂縫變化基本穩(wěn)定，未見新增病害。

2 橋梁墩柱及支座病害

對(duì)立交匝道橋的梁體、支座和墩柱進(jìn)行了檢查和連續(xù)觀測(cè)，主要情況如下。

2.1 C 匝道

C3，C5，C7，C9，C11 固結(jié)墩均發(fā)現(xiàn)內(nèi)側(cè)水平裂縫;部分非連續(xù)橋墩發(fā)現(xiàn)少量細(xì)微裂縫;裂縫寬度均小于0.05 mm，縫長(zhǎng)約為1/6～1/5圓周，縫深小于20 mm。C匝道箱梁在施工期間未發(fā)現(xiàn)支座脫空現(xiàn)象。

2.2 G 匝道

1)G3～G9墩柱內(nèi)側(cè)(曲線內(nèi)側(cè))均存在不同程度的水平半環(huán)狀裂縫，其最嚴(yán)重的G9固結(jié)墩裂縫達(dá)11條，平均豎向間距25 cm～35 cm，個(gè)別裂縫寬度達(dá)0.25 mm，多數(shù)裂縫寬在0.1 mm以下，裂縫深度在40 mm～70 mm之間，裂縫長(zhǎng)為1/5～3/5圓周。

2)G8～G10段箱梁在預(yù)應(yīng)力鋼束張拉完成后即發(fā)生扭曲和兩端水平外移，向曲線外側(cè)外移約40 mm～50 mm。內(nèi)側(cè)支座脫空17 mm～20 mm，通過在主梁內(nèi)弧一側(cè)上堆放砂袋(1.2 t/延米)，內(nèi)側(cè)支座脫空得到一定緩解，支座仍脫空4 mm～7 mm。G匝道其他聯(lián)梁段在施工期間未發(fā)現(xiàn)支座脫空現(xiàn)象。

2.3 E 匝道

E3～E7段箱梁在橋上防撞護(hù)欄(曲線外側(cè))施工時(shí)，主梁出現(xiàn)向曲線外側(cè)偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，內(nèi)側(cè)支座出現(xiàn)脫空，最大脫空值15 mm～20 mm，后經(jīng)及時(shí)在主梁內(nèi)弧一側(cè)上堆放砂袋(1.2 t/延米)，內(nèi)側(cè)支座脫空得以消除。E匝道墩柱未發(fā)現(xiàn)明顯裂縫。

2.4 F 匝道

1)F10，F(xiàn)12，F(xiàn)14墩柱內(nèi)側(cè)發(fā)現(xiàn)有少量水平裂縫，縫寬在0.1 mm以內(nèi)。其他墩柱未發(fā)現(xiàn)明顯裂縫。

2)F9～F16段箱梁在橋上防撞護(hù)欄(曲線外側(cè))施工時(shí)，主梁出現(xiàn)向曲線外側(cè)偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，內(nèi)側(cè)支座出現(xiàn)脫空，最大脫空值12 mm～17 mm，后經(jīng)及時(shí)在主梁內(nèi)弧一側(cè)上堆放砂袋(1.2 t/延米)，內(nèi)側(cè)支座脫空得以消除。

3 病害原因分析

根據(jù)橋梁病害情況結(jié)合結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，對(duì)病害原因進(jìn)行分析，認(rèn)為匝道橋原有結(jié)構(gòu)主要存在以下問題:1)部分聯(lián)中墩采用固結(jié)墩，墩高較低，剛度較大，承擔(dān)了較大的抵抗扭矩，導(dǎo)致固結(jié)墩內(nèi)側(cè)開裂;2)伸縮縫處支座橫向間距為1 m，尺寸偏小，且連續(xù)墩采用單點(diǎn)支撐，導(dǎo)致聯(lián)端內(nèi)側(cè)支座脫空。

4 加固設(shè)計(jì)方案

鑒于匝道橋原設(shè)計(jì)支座橫向間距偏小，采用增大支座橫向間距的方法進(jìn)行加固。具體加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下:1)C，G匝道橋:將伸縮縫處的支座橫向間距由1 m調(diào)至4.5 m或3 m;由于支座橫向間距的調(diào)整，對(duì)端橫梁進(jìn)行相應(yīng)改造。支座加固改造后，對(duì)墩柱裂縫進(jìn)行封閉灌漿處理。2)E匝道橋:對(duì)支座布置形式進(jìn)行改造，將伸縮縫處的橋墩支座橫向間距由1 m調(diào)至3.2 m;連續(xù)處橋墩設(shè)置雙支座，間距為3 m。3)F匝道橋:對(duì)支座布置形式進(jìn)行改造，將伸縮縫處的橋墩支座橫向間距由1 m調(diào)至3.2 m;連續(xù)處橋墩解除固結(jié)，設(shè)置雙支座，支座橫向間距為3 m。支座加固改造后，對(duì)墩柱裂縫進(jìn)行封閉灌漿處理。

表2 G匝道加固前后支座反力對(duì)比表

5 加固效果分析

以G匝道為例，對(duì)加固前后支座反力進(jìn)行對(duì)比分析(見表2)。計(jì)算結(jié)果顯示，原結(jié)構(gòu)在恒載和預(yù)應(yīng)力作用下，內(nèi)側(cè)支座出現(xiàn)負(fù)反力;由于在實(shí)際受力狀況下，內(nèi)側(cè)支座已失效，不能承受荷載，故在計(jì)算中重新模擬邊界條件，計(jì)算在實(shí)際支撐條件下的支座反力。進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，調(diào)整支座間距后，全部支座參與受力，且受力狀況得以改善。

6 結(jié)語

1)曲線梁橋的結(jié)構(gòu)狀態(tài)比直線梁橋要復(fù)雜得多，在設(shè)計(jì)階段對(duì)導(dǎo)致曲線梁橋變位、扭轉(zhuǎn)變形的預(yù)應(yīng)力等因素要有足夠的考慮，因此聯(lián)端支座間距應(yīng)設(shè)置的大些。

2)由于結(jié)構(gòu)為小半徑曲線連續(xù)箱梁，支座改造頂升梁體時(shí)會(huì)引起橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力及位移的變化，因此在頂升時(shí)必須采取嚴(yán)格的控制措施，對(duì)應(yīng)力和位移進(jìn)行監(jiān)控，以確保支座頂升及改造過程的結(jié)構(gòu)安全。

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