深圳机荷高速公路黄鹤立交cd2号匝道桥加固设计总结.doc

深圳机荷高速公路黄鹤立交CD2号匝道桥加固设计总结摘要：深圳市机荷高速公路黄鹤立交CD2号匝道桥桥型为428240.5528米预应力混凝土连续曲线箱梁，其中第三十一跨位于直径125米及800米的同向曲线上，桥梁全长333米。该桥在0号、11号桥台处各设一道BEJ150伸缩缝。 关键词：深圳 高速公路 立交 匝道桥 加固设计一、工程概况深圳市机荷高速公路黄鹤立交CD2号匝道桥桥型为428240.5528米预应力混凝土连续曲线箱梁，其中第三十一跨位于直径 125米及800米的同向曲线上，桥梁全长333米。该桥在0号、11号桥台处各设一道BEJ150伸缩缝。桥墩采用桩柱式结构，第3、7号墩采用双柱 式基础，其余为独柱基础。主梁采用单箱单室断面，顶宽12米，底宽6米。中间两孔40.5米跨为变高度截面，箱梁根部高2米，跨中梁高1.5米，按二次抛 物线变化。其余28米跨均采用等高截面，梁高1.5米。箱梁底板厚25厘米，腹板厚40厘米和50厘米，各墩墩顶均设1.5米厚横隔板，并设预应力。支座 为GPZ盆式橡胶支座。纵横向预应力采用ASTM A41692标准生产的低松弛270级钢绞线，公称直径j15.24毫米，抗拉破断力为1860MPa，弹性模量1.95105MPa，锚具采用钢 绞线群锚和扁锚，型号分别为YM159，BM153型。1999年12月3日该桥试通车，1999年12月桥检中发现了裂缝。经详细检查，共337条，其中第一跨有裂缝10条，第二跨有裂缝18条， 第3跨有裂缝18条，第四跨有裂缝40条，第五跨有裂缝79条，第六跨有裂缝68条，第七跨有裂缝38条，第八跨有裂缝25条，第九跨有裂缝26条，第十 跨有裂缝11条，第十一跨有裂缝4条。第47跨分布较多，共有225条，占全桥总数的66.8，仅第5跨就占23.4。裂缝宽度以微细裂缝为主，宽度在0.10mm以下裂缝共238条，占全桥总数的70.6，宽度0.15mm0.2mm的裂缝有57条，占全 桥总数的16.9，0.25mm以上的裂缝有42条，占总数的12.5，且全部分布在第47跨，裂缝最大宽度达1.50mm。裂缝主要类型有：支点附近处腹板的斜向裂缝、跨中附近处的横向裂缝、翼板的横向裂缝、底板的纵向裂缝、横向施工缝及不规则收缩裂缝。二、结构验算情况1、主要计算方法结构计算采用曲线梁分析综合程序进行。按实际施工顺序，划分为12个计算阶段。同时运用SAP程序，对于箱梁的局部结构进行了空间分析。2、主要材料特性主梁采用40号混凝土，混凝土比重取2.6吨/立方米，弹性模量3.3104MPa，混凝土材料的收缩徐变特性全部按照规范取值。预应力采用钢绞线施加，钢绞线弹性模量取1.95105MPa，钢绞线采用ASTM标准，张拉应力控制值取1395MPa。3、结构体系本桥采用落地支架分五个区段施工，计算按实际的施工顺序进行，每个区段设置一个临时水平支撑，待全桥贯通后，永久水平支撑设置在5号墩上，其余水平支撑全部拆除。计算中温度模式取值为：温差按10考虑，均匀升、降温按20考虑。支座不均匀沉陷按5毫米取值。4、初步结论通过分析计算，原设计中多个截面在不利组合下均出现较大拉应力，最大值达3.45 MPa。从计算结果看，设计中预应力明显不足，普通钢筋配置数量和直径均偏小，再加上施工时张拉顺序、张拉误差等原因，致使裂缝较早出现。5、荷载试验和设计复核情况该桥经采用曲梁程序分析、空间结构分析及荷载试验得出如下结论：该桥设计中所提供的安全储备偏小。28米跨支点截面的抗弯极限承载能力明显不 足，部分截面出现拉应力超出部分预应力A类构件的要求；对本桥的剪力滞效应、约束扭转应力等复杂因素估计不足，以及没有充分计及温度力，也导致某些截面 应力过大而出现裂缝；本桥弯桥的受力特点十分明显，设计中对弯桥的受力性状（如较大的扭转作用等）估计不足。三、加固方案1、加固方法针对本桥的设计、施工及开裂现状，结合结构检算和荷载试验结果，采用增加预应力进行加固为较佳方案，即在箱梁两侧腹板上各增设了2束 15j15.24体外预应力钢绞线（见图一），然后浇筑2022cm厚的外包混凝土，形成新的箱梁断面（见图二）。同时在1、10号墩顶箱梁顶板及 4、5、6号支点范围内箱梁腹板两侧粘贴钢板条。加固前后应力计算结果见下表。加固前后主梁应力对比单位：MPa主梁节点位置加预应力前加预应力后上缘应力下缘应力上缘应力下缘应力第一跨跨中4.74-0.905.252.57一号墩顶2.144.533.586.05第二跨跨中5.63-2.886.650.06二号墩顶-0.658.622.117.80第三跨跨中5.22-2.915.501.12三号墩顶1.583.332.915.19第四跨跨中2.41-2.553.160.94四号墩顶1.914.474.703.42第五跨跨中4.02-2.374.541.32五号墩顶4.033.556.313.06第六跨跨中3.99-2.184.531.47六号墩顶1.944.524.803.21第七跨跨中1.781.852.291.91七号墩顶1.483.482.645.58第八跨跨中5.593.366.170.31八号墩顶-0.648.832.767.08第九跨跨中5.40-3.315.331.28九号墩顶1.658.163.348.92第十跨跨中5.91-2.846.970.05十号墩顶0.976.373.446.26第十一跨跨中4.45-0.395.422.38 图一 钢绞线布置形式示意 图二 加固后箱梁典型断面示意2、加固顺序（1）原有裂缝的处理1）用环氧浆液对宽度大于0.2mm的底板、腹板、翼板裂缝进行压浆。2）小于0.2毫米的裂缝进行封闭处理（2）在4、5、6号支点处箱梁腹板两侧粘贴斜向钢板（3）种植钢筋、浇筑张拉锚固齿板 根据施工图中所提供的锚固齿板位置及尺寸在原腹板侧面准确放样。 依据施工图布置，在做新增齿板的位置用冲击钻钻深度不小于20厘米，直径约为22毫米的盲孔，用压缩空气清除孔内浮尘。注意孔内浮尘的清理必须由孔底向孔口清理（硬质排气管插入孔底，再后拔12厘米）； 用K801胶种植门式锚筋； 骨架形成后，按照齿板的形状立模，然后浇筑混凝土，形成齿板。应严格控制混凝土配合比，加强振捣使混凝土密实，避免孔洞及蜂窝麻面的发生。（4）、安装钢结构转向器及克服径向力的锚卡 依据施工图纸放样； 在底座钢板上钻孔，并用环氧树脂粘贴在箱梁腹板上； 用Hilti特制钻头钻孔； 清孔 用安装工具切底安装HDATM16锚栓、锚卡。（5）、张拉、锚固钢束，并逐跨浇筑混凝土 凿毛腹板混凝土； 依施工图种植腹板及翼板上的钢筋，并绑扎成形； 张拉中间主孔的钢束（双向张拉）； 逐孔浇筑新增腹板； 接长钢束，单向张拉其余钢束； 逐孔浇筑腹板。（6）在1、10号墩顶粘贴钢板条。