立交桥箱梁纠偏维修加固设计探讨

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　　摘要：本文以某立交桥箱梁加固设计工程为依托，对箱梁的病害进行分析，
　　并介绍了加固内容及施工方法，为今后国内此项工程提供了经验。
　　关键词：箱梁，维修加固，病害分析，施工方法
　　
　　1 工程概况
　　（1）概况
　　该立交桥位于天津市内环线道路上，它跨越“京山铁路”和“津塘公路”，是天津市内环线上的咽喉部位，也是天津市的主要迎宾干线，交通量极为繁忙。该桥于1982年11月建成通车，是天津市第一座大型立交桥。
　　该桥为分离式立交桥，它由主桥和东、西引桥三部分组成。全桥总长为546.728m。桥面宽度18.5m，其中车行道15m，人行道各1.5m。
　　主桥上部结构形式为：29.825m+32m+29.825m一联三跨预应力钢筋混凝土连续箱梁，主梁横断面采用四箱单室截面。
　　东引桥上部结构为二联，每联4孔21m半径为200m的钢筋混凝土双箱单室截面的连续箱梁。纵向坡度4%，平曲线设1%单向超高。
　　西引桥上部结构为四联十四跨钢筋混凝土连续箱梁，第一联（20.63m+2×21m）+第二联（16m+24m+16m）+第三联（4×21m）+第四联（3×21m+20.641m），主梁横断面采用双箱单室截面。纵向坡度3.55%，平曲线半径350m。
　　桥梁墩柱主桥采用了薄壁式实体桥墩，东、西引桥采用了双柱式Y型桥墩。基础全部采用打入桩。
　　桥梁设计荷载：汽―20级，挂―100。
　　（2）桥梁存在的病害
　　该桥的东引桥二联箱梁分别围绕17#墩及25#墩向圆曲线外侧发生转移，位移最大在二联相接的21#墩，最大横桥向位移量为34cm，使两联相交处曲线内侧箱梁边缘顶裂，而曲线外侧两联箱梁之间伸缩缝隙变大拉断，胶条脱落。
　　此桥东引桥的上一联箱梁（即：17#～21#墩）沿桥纵向向下方向滑移10cm左右，从而造成17#墩处的伸缩缝拉开破坏，而21#墩处二联连续箱梁的伸缩缝被挤压破坏。
　　由于梁体的带动，造成了箱梁的橡胶支座滑出墩柱顶面，最大处21#墩橡胶支座已滑出墩柱顶面20cm以上。
　　原墩顶Φ32mm粗钢筋抗震销，在梁体水平位移作用力下，被顶弯变为“S”型，完全失去抗震功能。
　　据天津市桥梁管理所的观测，梁体的位移有逐渐加快的趋势，如不采取有效措施，会出现橡胶支座彻底失效，连续箱梁有落梁的危险。
　　2 病害原因分析
　　（1）引桥曲线半径较小。由于东引桥处于R=200m的圆曲线上，曲线半径较小，在密集的交通作用下，长期受车辆离心力的影响，造成了梁体所受的离心反力过大，使得梁体出现向曲线外侧平移的趋势。虽然在桥面弯道处设置了1%横超高，但由于坡度过小，仍不能完全抵抗车辆离心力造成的偏移作用。
　　（2）温度力的作用。由于天津地区冬、夏温差较大，弯梁的内、外侧长度不同，造成涨缩不均匀，年复一年产生了梁体向曲线外侧滑移的趋势。
　　（3）梁体的限位措施不当，在17#桥墩及25#桥台顶面由于设置了钢筋混凝土抗震挡块，较好地限制了这二处梁体的横向变位。而其它桥墩顶面只采用Φ32mm抗震销进行限位，由于其刚度过小，不足以抵抗梁体向曲线外横移的趋势。从而造成了二联连续箱梁转动平移的现象发生。
　　（4）由于东引桥处于4%的纵坡上，且坡下口处于交叉路口，车辆制动频繁，在制动力的长期作用下，产生了梁体沿纵向向下滑动位移。另外，二联连续箱梁均处在4%的下坡段上，其梁体自重的下滑分力也在长期起作用，造成17#～25#墩的箱梁向下滑移。
　　（5）由于受当时橡胶支座技术条件所限，每个墩柱采用两片250×600 cm板式橡胶支座并排放置，造成支座受力不均匀，再加上老化的影响，在长期梁体颠簸和水平推力下，支座与墩顶脱离，随梁体外移。
　　3 加固内容及施工方法
　　（1）箱梁复位
　　箱梁复位具体实施方法。
　　本桥箱梁复位采用对每联进行单独复位的方法分别进行。
　　先将21#～25#墩间连续梁复位后，再将17#～21#墩间连续梁复位。每墩位设置8台150t的千斤顶，桥台设四个100t的千斤顶，除17#、25#曲线内弧墩的内侧支座下设钢转轴，其余各墩千斤顶下放置四氟板面朝下的四氟板支座和2mm的不锈钢板。为减小摩阻力，不锈钢板与四氟板之间涂硅脂油。
　　分别以25#墩及17#墩曲线内侧为转轴，于20#墩及22#墩设水平主顶点，并于21#墩设辅助水平顶点，对两联分别进行顶推复位。
　　顶推操作步骤
　　切断桥面栏杆、伸缩缝和抗震销等一切约束。
　　安装每联支座、横梁、滑板、F4支座、千斤顶，注意竖直千斤顶放在箱肋处，并与支架横梁工字钢组合梁肋线重合。
　　启动竖向千斤顶达到一定的压力，使支架及各部位连接处缝隙压实后，再开始梁体的顶升工作。
　　竖向千斤顶分级加力，顶升至离原支座顶面7cm止。
　　在22#（20#）墩和21#墩逐级顶推直至复位。
　　更换支座。
　　千斤顶卸载，梁体竖向复位。
　　（2）更换橡胶支座
　　将原设计每墩柱两片橡胶板支座更换为一个整体橡胶板支座。
　　（3）增设抗震和横向限位装置
　　为防止今后箱体横向移位，增设横向限位装置。在18#～20#墩、22#～24#墩曲线内侧墩柱顶横向两外侧安装横向限位装置，每墩2个。
　　（4）更换伸缩缝
　　更换成TS-8型伸缩缝3条，位置在17#、21#、25#墩。
　　（5）墩柱修补
　　采用国际先进高强材料碳素纤维片，对拉裂的“Y”型墩柱进行修复补强。
　　施工程序和方法：
　　修复混凝土破损部位。对损坏部位严重的要凿除旧混凝土,露出新混凝土,钢筋除锈后,用环氧砂浆修补。对裂缝0.5mm以上的裂缝,用环氧树脂填充裂缝。
　　清除补强面,并用水平砂轮研磨平,高差在1mm以内。外转角、内转角要修整圆滑,确保粘贴效果。清洗表面并干燥。
　　涂底层处理剂(结合树脂),3h后,底层处理剂硬化后,若造成凹凸不平时，用研磨机磨平。需要时可用环氧油灰补平。
　　涂抹一层环氧树脂,然后将碳素纤维粘贴在补强面上,用专用工具刮平、脱泡,再涂刷一遍环氧树脂。
　　4 设计主要特点
　　（1）正确分析了梁体水平位移的原因，对梁体的下滑力，顶推摩阻力进行了计算，确定了分别以17#墩、25#墩为圆心，在20#墩、22#墩水平顶推的设计思路。
　　（2）解决了由于墩位之间反力不同，同墩位曲梁内外墩柱反力不同的2300T连续箱梁整体顶升不能同步，会造成梁体损坏的问题。经计算分析确定了隔墩操作，分级加力，先反力控制，后位移控制的施工工艺。保证了梁体整体升降完好无损。
　　（3）设计了水平滑动系统，顶升系统。
　　（4）由于一联箱梁重达2300T，而且箱梁处在4%纵坡上，有很大的下滑力，为了必免在复位顶推过程中，箱体下滑失去控制，造成危险，设计上采取有效措施，防止梁体下滑，确保了在施工顶推时整个梁体和操作人员的安全。
　　（5）提出并设计了梁体纠偏后防止其再次发生水平位移的限位装置。
　　（6）利用原承台基础做为临时支墩基础，设计了钢管混凝土顶推支墩，解决了支墩基础不均匀沉降问题。
　　（7）采用国际先进高强材料碳素纤维片，对拉裂的“Y”型墩柱进行了。它具有强度高、重量轻、耐腐蚀、抗老化、耐久性强、不生锈，施工很简便等优点。只须将裂缝修补，混凝土表面打磨平整，涂树脂粘贴碳素纤维片即可，不需其他辅助设施。其厚度仅为0.111~0.144mm,而它的抗拉强度是钢材的7~10倍。补强后的墩柱整体受力增强，外型美观，完好如初。
　　（8）施工操作过程中及时发现并解决了水平位移过程中发生的故障。使顶推工作按照预定目标顺利归位成功。保证梁体100%复位。
　　5 工程完成情况
　　该工程于99年10月修复竣工投入使用，复位后的箱梁桥面行车平稳顺畅，无颠簸，无噪音。使行车速度提高，通行量增大，确保内环线的行车速度和安全运营，杜绝了事故隐患。具有显著的社会效益和环境效益。在国内外首次进行如此大吨位、大跨度，弯、坡、斜曲线连续箱梁的纠偏复位工程，取得了良好的效果，达到国内外领先水平，为今后国内此项工作提供了经验。
　　

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