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桥面连续装置

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最后更新时间:2019-01-15
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  • 1 概述

    在高等级公路桥梁工程的设计中,存在大量的梁板简支、桥面结构连续的设计形式。为研究桥面连续破损的实际情况,本文对某条高速公路 68 座桥左幅桥面破损情况进行了详细调查,其中:13 米钢筋混凝土空心板桥 31 座(其中有 15座为单跨桥),20 米空心板桥 22 座,16 米空心桥 10 座,10 米空心板桥 5 座。检查结果显示共有 21 座桥梁桥面连续处存在破损病害,破损病理主要为横桥贯通裂缝,严重者形成较宽的坑槽。

    1.1 破损机理研究

    为进一步研究分析各因素对桥面连续破损的贡献值,采用大型有限元软件 ANSYS 对桥面连续结构受力状态进行了计算分析。

    计算时选桥梁单片梁纵向两跨计算。为了加速计算速度,同时也不影响计算的精度,T 型梁整体用 SOLID45 单元,但是其 1m 长的加强区段(包括沥青混凝土面层)用

    SOLID65 单元。钢筋用 link8 单元,支座用 SOLID185 单元(模拟板式橡胶支座),为了防止接缝两端发生渗入,在接缝两对面上采用了面对面接触队单元 targe170 单元和

    conta173 单元。

    材料属性确定C40 混凝土:ft=1.71Mpa,Ec=3.25×104Mpa,p=2500kg/m3,v=0.2,热膨胀系数=1×10-5

    钢筋: fy=360Mpa,Ec=2×105Mpa,p=7800kg/m3,v=0.25,热膨胀系数=1.2×10-5

    通过以受力计算结果分析可知,桥面连续构造主要是长期处于弯拉或弯压的受力状态,其中影响*大的是主梁挠曲变形(即梁端转动)引起的弯曲应力。

    1.2 工程概况

    某公路沿线村镇密布,河渠交错,并跨过多条公路、铁路及水运等运输干线。在设计时,充分考虑了与沿线城镇规划、经济发展相配合,并尽量避免与原有道路和农田水利设施发生干扰的原则,大量布设互通立交、桥涵等构造物。本线各类中、小跨径的桥梁多采用:16m、20m预应力混凝土空心板简支梁或25m预应力混凝土T型简支梁,为适应高速公路的行车要求,每100m~160m设一道仿毛勒伸缩缝,其余的桥孔跨间作桥面连续。桥面铺装混凝土层厚10cm,上覆沥青混凝土层10cm。桥中心桩号为K14+096,其下部结构为钻孔桩基础,柱式墩台;上部构造为3-25预应力组合T梁,在桥台处设置RG-80伸缩缝,其余的桥孔跨间作桥面连续,桥面板纵向钢筋通长绑扎,梁段桥面连续构造钢筋与桥面板钢筋绑扎成一体。其桥面连续构造设计如图1所示。

    此种桥面连续结构存在有设计缺陷,在桥面连续构造处出现的损害较多,并已影响了桥梁寿命以及行车安全。经过研究,鉴于该工程多数桥梁已完成梁板安装,若作设计变更为梁板结构连续,改变梁板结构型式、上部构造建筑高度或桥梁跨径,将会造成较大的经济损失,直接影响工期,影响工程投资控制。*后统一的意见是:不改变桥面连续构造的形式,所有需处理的桥面连续结构只在连续缝形式上给予加强和改进,并在施工工艺上加以严格控制。

    2 连续缝形式的确定

    本桥T梁的配筋及构造布筋均是按简支梁受力图式进行内力计算的,施工又是严格按照设计进行的,若现在只是通过增加钢筋等加强手段,将其改为刚性的连接缝结构型式进行施工,将会造成:

    1.梁体内力的变化—— 因计算图式的改变,内力发生变化,影响受力筋的配置,梁体上端部将产生负弯矩,原设计中是未考虑的;

    2.梁体端部钢筋需要调整及加强—— 若现在在梁端上部增设梁与梁之间连接的纵向钢筋,因设计中末考虑该钢筋的连接构造要求及加强措施,无法形成整体的理想效果。

    桥面连续伸缩缝构造图

    鉴于上述原因,为避免出现意想不到的其他不良情况,首先将刚性连续缝形式排除。

    结合原设计,我们在施工当中采用了半刚性型式的连续桥面结构,即用φ20的滑动传力钢筋(失效处理)代替φ16连续钢筋,桥面铺装钢筋在一联长度内通长布置(在连续缝处不断开),梁缝处桥面铺装顶面设假缝,底面设断缝的结构型式。详见图3。

    3 施工方案

    采用上述桥面连续缝形式,结合本桥实际情况,连同桥面铺装一并考虑,提出如下施工方案:

    I方案:按现设计铺装类型及分层(即l0cm砼及10cm沥青砼),在梁端部2m范围(即连续缝处4m范围)内砼铺装改用钢纤维砼铺装。

    II方案:沥青砼改为8cm厚,砼铺装加厚到l2cm,钢纤维砼铺装采用范围同I方案。

    III方案:取消沥青砼铺装层。采用砼铺装20cm厚,钢纤维砼铺装采用范围同I案。

    各方案优、缺点见下表

    针对各方案的利弊,我们*后决定呈报本桥施工采用II方案,经主管部门批准后,决定该桥面连续构造的连续缝采用半刚性的形式,桥面铺装纵向钢筋通长布置,桥面铺装砼层为沥青砼8cm,砼12cm,连续缝处2m范围内砼铺装改用钢纤维砼铺装。

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