墩梁加固法在山区桥梁施工中的应用

墩梁加固法在山区桥梁施工中的应用

沈峰郭思越

中交隧道工程局有限公司北京10012

摘要：为了满足高墩的要求，高墩根主梁的加固是提高水平推力和墩顶的有效方法。文章结合重庆三环高速公路合川至长寿段的兴木枢纽互通A匝道桥为例，通过对不同结构体系的对比，讨论了墩梁加固结构的力学性能和经济性。

关键词：山区桥梁；墩梁固结；分析

重庆市合川市地处山区，地形复杂，高差大不相同。在山路的建设中，经常遇到结构规范。方便预制组装结构，对缩短工期，降低工程成本，便于提升和运输具有重要意义，在高俊的山区，小跨径梁桥意味着高墩的存在。这种类型的上部结构具有最小的结构，码头和系梁的成本无疑是控制工程成本的关键。通常常见的墩式方案，工程量大，施工工艺复杂，不利于成本控制。为了解决这个问题，本文对矩形墩和墩梁墩进行了比较，优化了墩的施工图。同时，分析了桥墩和梁的固结力。

1墩梁固结的结构特点

预制T型梁和高墙墩固结结构，利用高墩的柔韧性，通过预应力，砼收缩，蠕变，适应整体结构，由于桥梁的上部结构，由内力，外力和车辆载荷引起的温度变化。桥墩的刚度相对较小，因此在桥墩和梁的固结结构中，桥墩对上部结构的内力影响很小，在设计计算中通常可以忽略不计。

2墩梁固结工作原理

几个高墩，低刚度的桥墩与主梁相结合。利用桥墩的灵活性来适应由预应力，混凝土收缩和蠕变，温度变化，车辆载荷等引起的上部接头的变化。其余各墩上设置滑板支座。

橡胶支座的桥墩设置在桥墩顶部，轴承的剪切变形和墩身的弹性变形与上部结构的位移要求相结合。码头梁固结的桥墩需要根据自身要求完全变形，因此要求固定桥墩的桥墩具有足够的柔韧性。该结构体系可以改善每个桥墩的应力性能，并可以抑制弯曲和斜坡桥梁的上部结构滑移。

3工程实例

3．1桥梁概况

兴木枢纽互通位于重庆市合川区清平镇黄金村，上跨渝襄铁路、在建渝广高速、小河沟及几条既有四级公路，桥梁四连接伍家堡大桥与在建渝广高速的交通纽带。各墩高度相差较大，最低8.761m，最高34.519m。桥跨布置如图3所示。由于路线多次穿过现有路线，路线的平面半径较小，超高浮雕部分和长纵向部分较多。综合比较，桥梁上部结构采用组合简支的连续预应力混凝土T梁，刚度较大，避免了轴承脱落，结构应力不均匀等缺点。桥跨为4×30+25+3×40m，上部采用后张预应力T梁，先连续支撑，下部采用圆柱墩和桩基；重力式U台，扩大基础。主要尺寸和技术标准：净宽-17.5m+2X0.5m防撞护栏；公路-Ⅱ级荷载；预制梁高200cm，C50砼；一体化现浇层和铺设共ii，10厘米厚的C50砼；七度设防，设计抗震基本加速特性值0.10g，特征周期Ts-0.35s；桥墩尺寸为1.8和2.2米。

图1兴木枢纽A匝道桥桥部分桥型布置图

结构体系形成的顺序：

（1）在盖梁顶部有预埋墩梁的钢筋。预制T梁吊装就位。

（2）捆扎湿接缝，一体化现浇层和桥面铺装加固；除纵向连续截面外，还有湿接缝，集成层和铺砌层。

（3）焊接T形梁的纵向连续钢筋，并将现浇梁顶部和顶部钢筋的横向钢筋捆扎在一起；现浇桥墩是固结的（也是纵向连续的）。

（4）桥梁护栏施工。

3．2结构计算

由于跨度和梁高较小，墩高较小，本文仅介绍了承载力极限下的设计值。

结构计算采用平面杆系统GCS8.0的有限元分析程序，考虑到墩体弯曲刚度的计算，并考虑基础土的弹性效应，桥墩的底部被认为是理想的固结点，并且在伸缩缝处提供滑动支撑。

3.3计算结果与分析

对于墩梁加固的应力分析，考虑结构计算的两个计算：

①盖梁顶部只是连续的，有橡胶支座；

②将墩梁设置在第5，第6和第7个桥墩的墩上，并将橡胶轴承设置在另一个墩的顶部。在不同的结构体系下，在自重+砼收缩蠕变+温降作用下，整个结构的计算弯矩如表1所示。每个墩的计算内力如表2所示。

表1桥垮弯矩计算值表（kN/m）

从表1可以看出，在完成墩梁固结之前和之后，上部结构的计算弯矩值非常小。中跨弯矩在3％以内，墩顶的负弯矩在20％以内。设置支持时，最大值小于最大值。这表明：上部结构设计忽略了固结墩对其内力的影响。这降低了设计和结构的复杂性，因为预制梁不需要特殊的设计和处理。

从表2可以看出，在墩梁固结后，墩顶的水平力和墩底的弯矩在三墩顶部分布更均匀，最大值小于墩顶。这表明：通过设置多个固定桥墩，可以有效地调节全桥下部结构的内力，并且可以适当地减小墩体的内力峰值。

（2）对于矩形墩和墩梁加固的圆形墩柱桥，考虑两种类型的墩式计算加固：

（1）横桥在左右两侧有两个对称的矩形墩，墩顶仅在上部结构中连续，并设有橡胶支座；

（2）圆形墩，在5，6和7处固定有墩梁。图6：矩形墩，圆柱墩的一般结构

在不同的结构体系下，对于桥梁的6号墩，两种墩的主要材料如表3所示。

表36号墩柱主要内力和材料表

从表3可以看出，在墩梁固结后，尽管墩身顶部的弯曲力矩增加，但由于墩顶的固结，墩柱的计算长度由44.56m（2L）减少到22.7m（0．5L），因此，可以减小墩体的横截面并且可以减小配筋率。在不降低结构安全储备的情况下实现材料节约。同时，墩梁加固减少了支撑，避免了每20年左右更换轴承的需要。

4结论

经过上述对比分析，可得如下结论：

（1）墩梁的加固对上部结构的力的影响较小。

（2）当多个桥墩和梁在桥中固结时，可以有效地减少桥墩的内力。

（3）固结墩顶部有一个很大的弯矩。

（4）墩梁加固可有效减少高墩施工，降低成本和施工难度。

（5）伸缩装置应能适应结构纵向位移的需要；在支座处需要一个控制水平位移的挡块，以确保结构的水平稳定性。

（6）随着桥墩高度的增加，桥墩的轴力和桥墩底部的弯矩急剧增大；随着桥墩高度的增加，两个桥墩之间梁的轴向力急剧减小。

（7）具有一定的柔韧性，根部弯矩小，墩梁节点具有刚架的特点。

5结语

通过对兴木枢纽高墩预简化支撑结构的应用的不断讨论和分析，得出了高墩设计的一些有用结论。有利于优化山路桥梁的设计。有利于PPP项目优化设计，降低投资风险，为减少桥梁疾病，降低维护难度和成本，降低后续运营成本提供新思路。

参考文献

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