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        單支點(diǎn)支撐橋梁抗傾覆加固設(shè)計(jì)

        2021-04-06 10:06:04李井輝
        黑龍江交通科技 2021年3期
        關(guān)鍵詞:箱梁橋梁混凝土

        李井輝

        (遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司,遼寧 沈陽 110166)

        在公路及城市橋梁建設(shè)過程中,受地形、地物、下部結(jié)構(gòu)布置、行車視野、美觀等影響個別橋墩往往采用獨(dú)柱支撐方式,在這種條件下,與其他形式橋墩相比獨(dú)柱墩展現(xiàn)出了明顯的自身優(yōu)勢,在橋梁建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。隨著獨(dú)柱墩橋梁的大量應(yīng)用,一些突出問題逐步顯現(xiàn),近年來國內(nèi)發(fā)生了多起橋梁傾覆事故,給人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成了損失,同時產(chǎn)生了不良的社會影響。

        正式頒布的《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG 3362-2018)在橋梁抗傾覆計(jì)算方面與傳統(tǒng)的“劃定傾覆軸線進(jìn)行抗傾覆計(jì)算”相比調(diào)整較大,為此我院對全省范圍內(nèi)高速公路已建單支點(diǎn)支撐橋梁進(jìn)行了抗傾覆排查驗(yàn)算,對不滿足新規(guī)范抗傾覆驗(yàn)算要求的單支點(diǎn)支撐橋梁進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。

        1 單支點(diǎn)支撐橋梁抗傾覆驗(yàn)算

        遼新高速新民東互通式立交G匝道橋,橋梁跨徑布置4×20 m、全寬10 m、總長84.40 m,橋梁平面位于半徑R=220 m的左偏圓曲線上,墩臺徑向布置。上部結(jié)構(gòu)采用單箱雙室的鋼筋混凝土連續(xù)箱梁,梁高1.3 m;下部墩臺采用獨(dú)柱墩、肋板臺,墩臺基礎(chǔ)為群樁基礎(chǔ)。

        橋梁抗傾覆計(jì)算軟件選用空間有限元計(jì)算程序“橋博4.1”,模型建立時注意考慮以下幾點(diǎn)因素。

        (1)箱梁平面線形、支座布置、支座活動方向按施工圖、竣工圖實(shí)際位置(本橋獨(dú)柱墩相對箱梁中心線外偏10 cm)。

        (2)考慮箱梁腹板、箱梁頂?shù)装?、鋪裝、護(hù)欄長度在橋梁軸線內(nèi)外側(cè)長度差異引起的偏載效應(yīng)。

        (3)考慮支座沉降的影響。驗(yàn)算結(jié)果見表1。

        表1 現(xiàn)狀橋梁抗傾覆驗(yàn)算結(jié)果

        依據(jù)表1結(jié)果,橋梁抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)及支座脫空驗(yàn)算均不滿足規(guī)范要求,需對該橋進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。

        2 單支點(diǎn)支撐橋梁抗傾覆加固設(shè)計(jì)

        對抗傾覆驗(yàn)算不滿足JTG 3362-2018要求的單支點(diǎn)支撐橋梁制定了加固設(shè)計(jì)流程圖,如圖1所示。

        圖1 抗傾覆加固設(shè)計(jì)流程圖

        2.1 調(diào)查建設(shè)條件

        搜集橋梁的設(shè)計(jì)資料并進(jìn)行現(xiàn)場踏勘,情況如下。

        (1)橋梁的上部結(jié)構(gòu)類型、孔跨布置、墩臺形式、獨(dú)柱墩個數(shù)、橋臺支座布置與設(shè)計(jì)圖紙一致。

        (2)現(xiàn)場底面起伏情況與設(shè)計(jì)圖紙一致。

        (3)橋梁長度、跨徑、橋面寬度、主要構(gòu)件截面尺寸,測量結(jié)果與原設(shè)計(jì)一致。

        (4)橋下凈高、墩臺至橋下構(gòu)造物的相對距離與圖紙一致。

        (5)依據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG/T H21-2011),該橋技術(shù)狀況評定等級為2類。

        2.2 橋梁加固方案

        結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)形式及現(xiàn)場調(diào)查資料,制定了三種抗傾覆加固方案,各方案示意圖、方案簡介見表2。

        表2 橋梁加固方案匯總表

        2.3 加固方案計(jì)算分析

        橋梁抗傾覆加固計(jì)算分析軟件選用空間有限元程序“橋博4.1”,模型建立及結(jié)果分析時考慮了以下幾點(diǎn)因素。

        (1)箱梁平面線形、支座布置、支座活動方向按施工圖、竣工圖實(shí)際位置(本橋獨(dú)柱墩相對箱梁中心線外偏10 cm)。

        (2)考慮箱梁腹板、箱梁頂?shù)装?、鋪裝、護(hù)欄長度在橋梁軸線內(nèi)外側(cè)長度差異引起的偏載效應(yīng)。

        (3)考慮橡膠支座軸向剛度、墩柱抗彎剛度的影響;本橋模型中橡膠支座剛度取1.05×106KN/m,加蓋梁方案的橡膠支座與墩柱合成的軸向剛度取3.15×105KN/m。

        (4)考慮支座沉降的影響。

        (5)新增支座不承受恒載引起的支座反力,也不承受活載引起的軸向拉力,僅承受活載軸向壓力。

        (6)右傾加載時加固墩處僅考慮右側(cè)新增支座與原支座起作用,箱梁的扭轉(zhuǎn)變形通過右側(cè)新增支座與原支座來約束;左傾加載時加固墩處僅考慮左側(cè)新增支座與原支座起作用,箱梁的扭轉(zhuǎn)變形通過左側(cè)新增支座與原支座來約束;

        (7)采取加固措施后,按JTG 3362-2018第4.1.8條驗(yàn)算的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)不小于3.0。

        采取加固措施后各方案的計(jì)算結(jié)果見表3~表4。

        表3 加固后橋梁抗傾覆驗(yàn)算結(jié)果-左傾驗(yàn)算

        (2)方案3中支座反力值為橫向抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)達(dá)3.0時,抗拔銷需提供的拉力。

        表4 加固后橋梁抗傾覆驗(yàn)算結(jié)果-右傾驗(yàn)算

        (2)方案3中支座反力值為橫向抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)達(dá)3.0時,抗拔銷需提供的拉力。

        2.4 加固方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選

        表5 橋梁加固方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選表

        3 結(jié) 論

        根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG 3362-2018)4.1.8條對一座互通式立交匝道橋進(jìn)行了抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算,結(jié)合橋梁建設(shè)條件提出了三種改善橋梁支座脫空、提高抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)的加固設(shè)計(jì)方案,并對三種方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選,最終確定方案一:“獨(dú)柱墩頂增設(shè)蓋梁”為本橋的加固設(shè)計(jì)方案。

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