深圳创业立交匝道桥的问题分析与加固处理
08-22 12:27:57 浏览次数:753次 栏目：桥涵工程
标签：工程设计,
深圳创业立交匝道桥的问题分析与加固处理,http://www.gong66.com
【摘要】创业立交部分转弯匝道的墩柱在施工过程中出现了非正常裂缝及箱梁位移，先后进行了两次加固，较好地解决了问题。该文分析了问题产生的原因，并详细介绍了加固处理的措施。 【关键词】墩柱箱梁裂缝位移加固处理 1．概述 创业立交位于107国道深圳段与深圳市宝安区 【摘要】创业立交部分转弯匝道的墩柱在施工过程中出现了非正常裂缝及箱梁位移，先后进行了两次加固，较好地解决了问题。该文分析了问题产生的原因，并详细介绍了加固处理的措施。 【关键词】墩柱箱梁裂缝位移加固处理 1．概述 创业立交位于107国道深圳段与深圳市宝安区创业路交叉处，是一座定向型互通立交，由10条匝道桥组成，其中A、B匝道为跨线（107国道）匝道，C、D、E、F为左转弯匝道，D、H、I、J为右转弯匝道，共20联96跨，每联最多8跨，最少2跨。受场地限制，匝道最小平曲线半径R=70m，最大纵坡为6%，设计车速为跨线匝道40km/h，转弯匝道30km/h。桥梁下部采用25#混凝土钻孔灌注桩基础，30#混凝土圆形墩柱，上部采用40#预应力混凝土连续箱梁。桥墩桩直径1.5m，柱直径1.2m，梁高1.3m，桥面宽度为7.5m及9.5m。等宽段采用单桩柱式墩，每联两端桥墩为双柱式桥墩，上置牛腿，除部分墩柱与箱梁固结外，其余墩柱、台顶设多向活动球型支座。 该立交工程在施工期间出现转弯匝道桥固结墩柱内侧产生水平裂缝及曲线箱梁偏转、外移的问题，经第一次加固处理后墩柱裂缝基本消除，但曲线箱梁位移问题有所发展，经研究后又进行了第二次加固处理，基本解决了墩柱受力和箱梁位移两方面的问题，保证了桥梁的结构和使用性能。本文将对产生裂缝及位移的原因进行分析，并详细介绍两次加固处理的情况。 2．第一次加固处理 2．1存在问题 该立交工程于1996年1月20日开工，桥梁基础及下部构造经检测表明质量良好。1997年春节前，在全桥浇注完上部结构箱梁后发现，左转弯匝道C、D、E、F的7个固结墩（C3、C4、D3、D4、E4、E5、F4）均在内弧侧出现横向裂缝，经对裂缝长度、宽度、深度进行检测发现：单根墩柱最多产生24条裂缝，裂缝最长193cm，最宽为1.00mm，最深为10.1cm,部分裂缝宽度已超过《桥规》要求，裂缝长度、深度均较为严重。另C、D、E、F四个转弯匝道箱梁出现不同程度的主梁外弧侧边缘降低、内弧侧边缘抬高的偏转位移，桥面系防撞栏、伸缩缝和排水管也有一定程度的错位。 2．2原因分析 创业立交桥施工工艺及控制完全按照规范及设计要求进行，转弯匝道固结墩柱内弧侧在施工期间产生早期横向裂缝，主要原因是由于作用于固结墩柱上的弯矩偏心ΣM≥Md所致。而使ΣM超过固结墩柱设计抗弯能力Md的原因是比较复杂的，笔者认为主要的影响有两个方面： （1）梁体自重不平衡的影响。设计时考虑不够完善，将墩柱中心设于主梁横向中心，忽略了弯桥内外侧曲线半径不等，外半桥梁曲线长度大于内半桥梁，即外半桥恒重大于内半桥，产生梁体自重不平衡，并在箱梁两端产生向外侧扭转的扭矩MT，在固结墩柱处MT通过箱梁作用于柱身产生弯矩M恒，使内弧侧受拉，加大了ΣM。 （2）温降及混凝土收缩的影响。该桥上部箱梁施工时处于冬季，温降幅度大，加上箱梁新浇筑混凝土收缩，使曲线箱梁在平面内发生弯曲变形（向外侧），使梁内产生平面弯矩M、轴向力N和水平剪力Q，由于曲线半径小，且所有径向位移均被固定，故产生较大的水平温度力。由于箱梁平面刚度大，这些水平温度力传至柱—梁联结处，产生较大的水平剪力，导致墩身受弯，内弧侧混凝土开裂。 此外，箱梁预应力体系、混凝土徐变等也对箱梁和墩柱产生综合影响，在此不再讨论。 2．3加固处理措施 经研究，针对固结柱横向开裂比较严重的问题，先后采取了以下两个方面的处理措施： （1）固结墩顶放松。将固结墩顶固结处放松，改柱—梁固结为铰接，目的在于减少乃至消除由恒载扭矩MT引起的柱身弯矩M恒。施工时从7个产生裂缝的固结柱所在的桥面处凿开桥面混凝土，露出横隔梁骨架钢筋，围绕柱中心钻6个孔，插入钢筋后在柱顶内侧凿环形槽口，依此向外侧开展，等槽凿好、柱—梁固结钢筋切断后，在从桥面上向孔中灌40号水泥砂浆，然后用橡胶混凝土填满环形槽，铺好桥面。 （2）设置拉力支座。固结墩柱顶放松处理后，裂缝得到控制与减少，却加剧了上部结构的桥面高程变化，内弧侧升、外弧侧降的数值增大，与此同时，C、D、E、F匝道分www.gong66.com联处桥台和盖梁内弧侧支座脱空，外弧侧支座受力增加，可能超过允许承载力，另外从使用功能上看，支座脱空在行车作用下易产生“拍击现象”，对墩柱和主梁造成损害。为解决出现的以上问题，在内弧侧脱空支座外增设预应力拉力支座，支座拉力为400KN，并接长端横梁，重新安设一个新支座代替脱空支座。施工时，先布置好有关钢筋、钢垫板及拉杆、钢套管等张拉器具，将盖梁横向接长，在脱空支座内侧重新安装支座，再将箱梁沿底面横向加厚，盖梁接长及箱梁加厚均采用40#号钢筋混凝土，浇筑砼时保证支座被压紧，待砼达到强度后在箱梁顶张拉，预应力筋采用ф132，Rby=750Mpa，张拉完毕后恢复箱梁面层，将钢垫板、锚固头等外露部分用防锈油漆喷涂。 采取以上两项处理措施后，对7个墩柱的裂缝及箱梁进行了观测，表明处理后，整体趋势是柱顶端裂缝明显缩小，但立柱底部原有裂缝较以前略有扩大，并有少量新裂缝出现；固结改铰接后，箱梁继续向外侧偏转（尤以桥台处最为明显），箱梁相对桥台向外侧错位，转弯匝道超高由4%变为2～2.5%，但仍满足行车要求，经对全桥进行荷载试验和专门对C匝道进行静动荷载试验，试验结果表明，桥梁结构满足受力要求。拉力支座的受力在设计预期内，于1997年8月1日开放通车，但遗留了部分问题。 3第二次加固处理 3．1加固原因 1999年5月，为对该立交的运营状态进行检验，组织对通车运营近两年的创业立交匝道桥的桥墩、支座、伸缩缝等进行了长达7个月的全面检测，检测结果主要有： （1）转弯匝道的墩柱顶均发生不同程度的偏移，但偏移不大，除F4倾斜1.23%外，其余在1%以内。原左转弯匝道的7个固结墩改为铰接后，墩内侧裂缝数量基本不变，部分裂缝有增大趋势，左转弯匝道G、H的固结墩在竣工前未发现裂缝，仍为固结墩，此次发现内侧分别有10条、19条裂缝。右转弯匝道I、J的固结墩仍未发现裂缝。 （2）转弯匝道的支座均发生不同程度的偏移，从横向看均是外移，即向圆弧圆心相反方向移动，最大为F3=94mm,F5=89mm（两支座与原固结墩F4邻近），F匝道较大，其余匝道较小，从纵向来看，前后不一，位移不大，但部分支座上钢板横向扭转角超过2%。 （3）经过第一次加固处理及两年运营考验，匝道桥工作状态正常；墩柱裂缝趋于缓和，桥面高程变化趋于稳定，支座横向位移得到控制。 由于箱梁、墩柱偏位仍然存在，加上通车后增加了汽车制动力、离心力的影响，该立交部分匝道桥仍有不稳定的倾向，决定进行第二次加固处理。 3．2加固设计 通过采用3D-BSA程序进行计算和曲线桥结构分析软件ASCB复算，确定加固范围为C、D、E、F、G、H六条匝道，每条匝道在每联接近中部加固一个墩（即加固C4、D4、E4、F4、G3、H2六个墩），墩与梁的联结方式采用固结，同时加大墩身强度，并在外弧侧加一根桩基。加固总体设计如图所示。 3．3加固施工方法 加固施工步骤如下： （1）先测量加固墩未施工时的状况，如柱顶偏移值、柱顶断面桥两侧高程，并做好标记、记录，作为加固工程竣工后检测的原始资料。 （2）平整场地，在加固墩附近外弧侧加辅助支撑，采用贝雷架支撑，以确保施工作业和行车安全。 （3）加桩基施工，先开挖基坑，锤击打入钢护筒至桩底高程，采用人工挖孔桩施工120cm、25#砼桩基，新旧桩连线为半径方向，新旧桩净距为320cm。当新桩砼达到强度后，桩顶需预压1300KN，持荷时间大于4h，使其完成部分沉降量，采用设反力梁与千斤顶施加压力。 （4）开挖旧桩桩顶、检查桩顶处裂缝情况，记录裂缝长度和宽度。对桩顶2m范围内的砼保护层凿毛，深度2～3cm，钻孔插入20锚筋，然后在孔内灌注环氧砂浆进行封孔。绑扎承台钢筋，浇注承台砼。 （5）在梁底钻孔均匀布置25锚筋，采用“植筋法”工艺，由于钻孔时要穿过梁底多层钢筋网，施工较为困难，在不减少其抗拔力的前提下，可适当移动位置和调整深度。 （6）对原120cm墩柱保护层砼凿毛，深度小于2cm，在柱身按30×30cm间距梅花型钉入金属膨胀螺栓，螺栓安全剪力大于7.5KN。再绑扎墩身钢筋，分两次浇注墩身砼，减少墩身砼的收缩变形量，特别注意使墩顶与箱梁连接处的砼浇注密实。 （7）承台、墩身砼在凝固期，应注意减少震动，采取封闭交通或限制载重大于5t的大货车行驶的交通管制措施。 3.4加固功效 经过第二次加固，可达到5个功效，从而使立交匝道桥的使用功能更加安全可靠： （1）加固墩本身横向抗弯扭（向外弧侧）能力有较大加强，能抗衡来自不平衡恒载、弦向温度变位、活载离心力、弦向活载制动力的影响。 （2）约束各墩支座向弯道外侧移动的水平位移。 （3）约束联两端伸缩缝的剪刀叉变位。 （4）改善未加固的固结墩内弧侧的水平裂缝。 （5）稳定原桥梁结构体系的正常运作，使端支座受力超负荷现象、桥面外缘下降、内缘上升现象及泻水管错位现象等到有效的控制和改善，深圳创业立交匝道桥的问题分析与加固处理
【摘要】创业立交部分转弯匝道的墩柱在施工过程中出现了非正常裂缝及箱梁位移，先后进行了两次加固，较好地解决了问题。该文分析了问题产生的原因，并详细介绍了加固处理的措施。 【关键词】墩柱箱梁裂缝位移加固处理 1．概述 创业立交位于107国道深圳段与深圳市宝安区 【摘要】创业立交部分转弯匝道的墩柱在施工过程中出现了非正常裂缝及箱梁位移，先后进行了两次加固，较好地解决了问题。该文分析了问题产生的原因，并详细介绍了加固处理的措施。 【关键词】墩柱箱梁裂缝位移加固处理 1．概述 创业立交位于107国道深圳段与深圳市宝安区创业路交叉处，是一座定向型互通立交，由10条匝道桥组成，其中A、B匝道为跨线（107国道）匝道，C、D、E、F为左转弯匝道，D、H、I、J为右转弯匝道，共20联96跨，每联最多8跨，最少2跨。受场地限制，匝道最小平曲线半径R=70m，最大纵坡为6%，设计车速为跨线匝道40km/h，转弯匝道30km/h。桥梁下部采用25#混凝土钻孔灌注桩基础，30#混凝土圆形墩柱，上部采用40#预应力混凝土连续箱梁。桥墩桩直径1.5m，柱直径1.2m，梁高1.3m，桥面宽度为7.5m及9.5m。等宽段采用单桩柱式墩，每联两端桥墩为双柱式桥墩，上置牛腿，除部分墩柱与箱梁固结外，其余墩柱、台顶设多向活动球型支座。 该立交工程在施工期间出现转弯匝道桥固结墩柱内侧产生水平裂缝及曲线箱梁偏转、外移的问题，经第一次加固处理后墩柱裂缝基本消除，但曲线箱梁位移问题有所发展，经研究后又进行了第二次加固处理，基本解决了墩柱受力和箱梁位移两方面的问题，保证了桥梁的结构和使用性能。本文将对产生裂缝及位移的原因进行分析，并详细介绍两次加固处理的情况。 2．第一次加固处理 2．1存在问题 该立交工程于1996年1月20日开工，桥梁基础及下部构造经检测表明质量良好。1997年春节前，在全桥浇注完上部结构箱梁后发现，左转弯匝道C、D、E、F的7个固结墩（C3、C4、D3、D4、E4、E5、F4）均在内弧侧出现横向裂缝，经对裂缝长度、宽度、深度进行检测发现：单根墩柱最多产生24条裂缝，裂缝最长193cm，最宽为1.00mm，最深为10.1cm,部分裂缝宽度已超过《桥规》要求，裂缝长度、深度均较为严重。另C、D、E、F四个转弯匝道箱梁出现不同程度的主梁外弧侧边缘降低、内弧侧边缘抬高的偏转位移，桥面系防撞栏、伸缩缝和排水管也有一定程度的错位。 2．2原因分析 创业立交桥施工工艺及控制完全按照规范及设计要求进行，转弯匝道固结墩柱内弧侧在施工期间产生早期横向裂缝，主要原因是由于作用于固结墩柱上的弯矩偏心ΣM≥Md所致。而使ΣM超过固结墩柱设计抗弯能力Md的原因是比较复杂的，笔者认为主要的影响有两个方面： （1）梁体自重不平衡的影响。设计时考虑不够完善，将墩柱中心设于主梁横向中心，忽略了弯桥内外侧曲线半径不等，外半桥梁曲线长度大于内半桥梁，即外半桥恒重大于内半桥，产生梁体自重不平衡，并在箱梁两端产生向外侧扭转的扭矩MT，在固结墩柱处MT通过箱梁作用于柱身产生弯矩M恒，使内弧侧受拉，加大了ΣM。 （2）温降及混凝土收缩的影响。该桥上部箱梁施工时处于冬季，温降幅度大，加上箱梁新浇筑混凝土收缩，使曲线箱梁在平面内发生弯曲变形（向外侧），使梁内产生平面弯矩M、轴向力N和水平剪力Q，由于曲线半径小，且所有径向位移均被固定，故产生较大的水平温度力。由于箱梁平面刚度大，这些水平温度力传至柱—梁联结处，产生较大的水平剪力，导致墩身受弯，内弧侧混凝土开裂。 此外，箱梁预应力体系、混凝土徐变等也对箱梁和墩柱产生综合影响，在此不再讨论。 2．3加固处理措施 经研究，针对固结柱横向开裂比较严重的问题，先后采取了以下两个方面的处理措施： （1）固结墩顶放松。将固结墩顶固结处放松，改柱—梁固结为铰接，目的在于减少乃至消除由恒载扭矩MT引起的柱身弯矩M恒。施工时从7个产生裂缝的固结柱所在的桥面处凿开桥面混凝土，露出横隔梁骨架钢筋，围绕柱中心钻6个孔，插入钢筋后在柱顶内侧凿环形槽口，依此向外侧开展，等槽凿好、柱—梁固结钢筋切断后，在从桥面上向孔中灌40号水泥砂浆，然后用橡胶混凝土填满环形槽，铺好桥面。 （2）设置拉力支座。固结墩柱顶放松处理后，裂缝得到控制与减少，却加剧了上部结构的桥面高程变化，内弧侧升、外弧侧降的数值增大，与此同时，C、D、E、F匝道分www.gong66.com联处桥台和盖梁内弧侧支座脱空，外弧侧支座受力增加，可能超过允许承载力，另外从使用功能上看，支座脱空在行车作用下易产生“拍击现象”，对墩柱和主梁造成损害。为解决出现的以上问题，在内弧侧脱空支座外增设预应力拉力支座，支座拉力为400KN，并接长端横梁，重新安设一个新支座代替脱空支座。施工时，先布置好有关钢筋、钢垫板及拉杆、钢套管等张拉器具，将盖梁横向接长，在脱空支座内侧重新安装支座，再将箱梁沿底面横向加厚，盖梁接长及箱梁加厚均采用40#号钢筋混凝土，浇筑砼时保证支座被压紧，待砼达到强度后在箱梁顶张拉，预应力筋采用ф132，Rby=750Mpa，张拉完毕后恢复箱梁面层，将钢垫板、锚固头等外露部分用防锈油漆喷涂。 采取以上两项处理措施后，对7个墩柱的裂缝及箱梁进行了观测，表明处理后，整体趋势是柱顶端裂缝明显缩小，但立柱底部原有裂缝较以前略有扩大，并有少量新裂缝出现；固结改铰接后，箱梁继续向外侧偏转（尤以桥台处最为明显），箱梁相对桥台向外侧错位，转弯匝道超高由4%变为2～2.5%，但仍满足行车要求，经对全桥进行荷载试验和专门对C匝道进行静动荷载试验，试验结果表明，桥梁结构满足受力要求。拉力支座的受力在设计预期内，于1997年8月1日开放通车，但遗留了部分问题。 3第二次加固处理 3．1加固原因 1999年5月，为对该立交的运营状态进行检验，组织对通车运营近两年的创业立交匝道桥的桥墩、支座、伸缩缝等进行了长达7个月的全面检测，检测结果主要有： （1）转弯匝道的墩柱顶均发生不同程度的偏移，但偏移不大，除F4倾斜1.23%外，其余在1%以内。原左转弯匝道的7个固结墩改为铰接后，墩内侧裂缝数量基本不变，部分裂缝有增大趋势，左转弯匝道G、H的固结墩在竣工前未发现裂缝，仍为固结墩，此次发现内侧分别有10条、19条裂缝。右转弯匝道I、J的固结墩仍未发现裂缝。 （2）转弯匝道的支座均发生不同程度的偏移，从横向看均是外移，即向圆弧圆心相反方向移动，最大为F3=94mm,F5=89mm（两支座与原固结墩F4邻近），F匝道较大，其余匝道较小，从纵向来看，前后不一，位移不大，但部分支座上钢板横向扭转角超过2%。 （3）经过第一次加固处理及两年运营考验，匝道桥工作状态正常；墩柱裂缝趋于缓和，桥面高程变化趋于稳定，支座横向位移得到控制。 由于箱梁、墩柱偏位仍然存在，加上通车后增加了汽车制动力、离心力的影响，该立交部分匝道桥仍有不稳定的倾向，决定进行第二次加固处理。 3．2加固设计 通过采用3D-BSA程序进行计算和曲线桥结构分析软件ASCB复算，确定加固范围为C、D、E、F、G、H六条匝道，每条匝道在每联接近中部加固一个墩（即加固C4、D4、E4、F4、G3、H2六个墩），墩与梁的联结方式采用固结，同时加大墩身强度，并在外弧侧加一根桩基。加固总体设计如图所示。 3．3加固施工方法 加固施工步骤如下： （1）先测量加固墩未施工时的状况，如柱顶偏移值、柱顶断面桥两侧高程，并做好标记、记录，作为加固工程竣工后检测的原始资料。 （2）平整场地，在加固墩附近外弧侧加辅助支撑，采用贝雷架支撑，以确保施工作业和行车安全。 （3）加桩基施工，先开挖基坑，锤击打入钢护筒至桩底高程，采用人工挖孔桩施工120cm、25#砼桩基，新旧桩连线为半径方向，新旧桩净距为320cm。当新桩砼达到强度后，桩顶需预压1300KN，持荷时间大于4h，使其完成部分沉降量，采用设反力梁与千斤顶施加压力。 （4）开挖旧桩桩顶、检查桩顶处裂缝情况，记录裂缝长度和宽度。对桩顶2m范围内的砼保护层凿毛，深度2～3cm，钻孔插入20锚筋，然后在孔内灌注环氧砂浆进行封孔。绑扎承台钢筋，浇注承台砼。 （5）在梁底钻孔均匀布置25锚筋，采用“植筋法”工艺，由于钻孔时要穿过梁底多层钢筋网，施工较为困难，在不减少其抗拔力的前提下，可适当移动位置和调整深度。 （6）对原120cm墩柱保护层砼凿毛，深度小于2cm，在柱身按30×30cm间距梅花型钉入金属膨胀螺栓，螺栓安全剪力大于7.5KN。再绑扎墩身钢筋，分两次浇注墩身砼，减少墩身砼的收缩变形量，特别注意使墩顶与箱梁连接处的砼浇注密实。 （7）承台、墩身砼在凝固期，应注意减少震动，采取封闭交通或限制载重大于5t的大货车行驶的交通管制措施。 3.4加固功效 经过第二次加固，可达到5个功效，从而使立交匝道桥的使用功能更加安全可靠： （1）加固墩本身横向抗弯扭（向外弧侧）能力有较大加强，能抗衡来自不平衡恒载、弦向温度变位、活载离心力、弦向活载制动力的影响。 （2）约束各墩支座向弯道外侧移动的水平位移。 （3）约束联两端伸缩缝的剪刀叉变位。 （4）改善未加固的固结墩内弧侧的水平裂缝。 （5）稳定原桥梁结构体系的正常运作，使端支座受力超负荷现象、桥面外缘下降、内缘上升现象及泻水管错位现象等到有效的控制和改善，深圳创业立交匝道桥的问题分析与加固处理
下一篇：旋挖机钻孔灌注桩施工质量控制
++《深圳创业立交匝道桥的问题分析与加固处理》相关文章
- › 深圳创业立交匝道桥的问题分析与加固处理
- 在百度中搜索相关文章：深圳创业立交匝道桥的问题分析与加固处理
- tag: 暂无联系方式, 桥涵工程，工程设计，工程资料 - 桥涵工程