论文部分内容阅读
摘 要：当前，我国的交通网络建设越来越发达，不仅加强了公路的建设，桥梁的建设也不断增多，在桥梁的建设当中，立交曲线桥梁结构是一个新型的结构形式，所以在建设的过程中也存在着一定的问题，本文结合工程实例简要分析了立交曲线梁桥结构分析与加固检测，以供相关人员参考和借鉴。
关键词：曲线桥梁；结构分析；桥梁加固；加固设计
在桥梁的建设当中，立交曲线桥梁结构是一种近几年比较常见的桥梁结构形式，但是由于这种结构的发展时间并不是特别长，所以这种结构在施工的过程中还会出现非常多的问题，所以一定要采取相应的方法对这些问题进行有效的加固检测，只有这样才能更好的保证桥梁的建设质量。
1 工程概况
根据现场实测及项目竣工资料，本文论述的立交匝道曲线梁桥上部结构为预应力混凝土连续箱梁，跨径组合为4×22.5m，箱梁中心线半径R=80m，单箱单室，桥面宽7.5m，梁高为1.30m，两端横梁的实心牛腿搁放在隐盖梁上。下部结构桥墩为桩柱式墩，基础为钻孔灌注桩基础，桥台为重力式桥台，匝道设置1个独柱墩梁固接墩，墩柱直径1.2m；桥梁设计荷载为汽车-超20级，挂车-120。
2 桥梁的病害及原因分析
在相关人员进行一定的调查和检测之后发现：桥梁的受力状况没有出现很明显的异常情况，经过相关人员的分析，其病害主要体现在以下几个方面。第一是曲线梁一侧的位移比较严重，最长可以达到15厘米，在垂直方向上出现了向下滑移的现象。第二是固结墩的顶部有很多的环形裂缝，宽度都很大，最小的缝宽为0.1毫米，最大的缝宽能够达到0.2毫米。第三是梁体外侧有明显的侧斜裂缝，裂缝宽度最大能够达到0.15毫米。按照其相关的技术指标，专业部门的有关人员将其定为三类桥梁。
经过相关人员的分析和研究，产生上述现象的原因是桥梁的支撑体系没有足够的抗扭能力，所以使得主梁结构出现了一定程度的滑移现象，这种问题也是曲线桥梁建设当中经常出现的问题。出现这一问题主要的原因有很多，以下笔者结合自己的实际经验对产生这种现象的原因进行简要的分析。
首先是弯桥外侧和内侧的自重不能达到一个平衡的状态，一般情况下，外半侧要比内半侧的自重要打，所以梁体承受的重量在各个方向不能达到一个均衡的状态，从而使得整个梁体产生扭转效应。其次是曲线桥梁在垂直方向上的预应力有着非常明显的横向效应，这也使得桥梁承受着很大的变直的危险，同时受到混凝土变形的影响，这种变直的倾向会进一步加大。最后曲线桥梁会出现严重的温度效应，车辆的自重也会增加其对桥梁的荷载，这样桥梁外移的现象就会进一步加重。
3 主要加固设计方案
3.1 固结桥墩加固方案
针对桥下施工特点，基础采用微型桩加固。具体加固处理方案如下：
（1）加大墩身截面成扁矩形，具体尺寸为顶部长3.0m，宽1.5m；底部长2.0m，宽1.5m；横桥向设置半径为14m的圆曲线过渡墩身截面，变化范围按3.7m控制。施工前对原D120cm墩柱和梁底凿毛，深度不大于2cm，并在表面植入16钢筋，植筋应注意避让主筋和预应力钢束。
（2）在原有桩基四周施工一组共22根微型桩，桩径D25cm，桩长25m，桩平面按梅花状布置，间距@60×90cm；桩身采用C30水泥浆灌注，钻孔灌注桩法施工。
3.2 牛腿加固方案
对于箱梁牛腿薄弱截面出现斜裂缝的地方，在裂缝注浆封闭的基础上，对牛腿腹板两侧黏贴钢板，以提高截面的抗剪扭承载能力。
4 桥梁结构计算与分析
4.1 计算模型
4.1.1 加固前。匝道桥跨径组合为4×22.5m，箱梁中心线半径为80m，桥梁两侧纵坡分别为5.75%、4.65%，竖曲线半径为400m，两端横梁的实心牛腿搁放在隐盖梁上。计算采用MidasCivil软件建立空间三维曲线梁桥模型，拟合桥梁平曲线及竖曲线，以考察平曲线对结构扭矩的影响及纵坡对结构位移及内力的影响。全桥共划分54个主梁单元、11个桥墩单元和5个刚臂单元，固定支座采用主从约束进行模拟。
4.1.2 加固后。固结墩采取增大墩身截面、梁端牛腿黏贴钢板的方式进行加固。加固后模型固结墩采用厚1.2m、頂宽3m、底宽2m渐变的薄壁墩，考虑固结墩已增大截面且基础经过微型桩承托桥台加固，故模型在该处的边界条件为刚性支撑，模型的单元划分、边界条件、截面尺寸等与加固前相同。
4.2 结构抗扭计算分析
在桥梁运行的过程中箍筋和纵向的钢筋主要承担了主梁截面产生的剪扭抗力，一般情况下最大的抗力主要产生于支垫或者是其周围的位置。在实验的过程中应该取状况不是很好的截面和剪力比较大的组合方式进行检验和计算，在计算的过程中，一定要使得整个箍筋结构能够满足抗剪要求，在这一基础上再考虑纵向的箍筋还能够承受的扭转力，这样就可以很好的和外扭矩形成鲜明的对比，这样也给整个结构当中的内力进行适当调整提供了有力的参考，加强设计的合理性和科学性。
在检查的过程中发现该桥梁的预应力钢束能够支撑的抗弯力和设计的力度大小相比，已经明显要比设计的参数大，所以能够很好的满足工程的要求，所以设置在箱梁四周的钢筋都可以应用在截面抗扭当中。
4.3 结构抗扭计算分析
主梁截面的剪扭抗力主要由箍筋和纵向普通钢筋承担，其最大剪力及扭矩均发生在支点附近，取其各不利截面扭矩和剪力均较大的内力组合进行验算。验算时，箍筋先满足抗剪需要，然后再考察箍筋和纵向箍筋还能提供多大的结构抗扭能力，以便与外扭矩相比较，为加固调整结构内力提供参考。
由于本桥预应力钢束提供的结构纵桥向抗弯抗力已大于设计弯矩，满足规范要求，故箱梁截面周边设置的纵向钢筋均可用于截面抗扭。
5 加固效果荷载试验检测
5.1 主梁扭转试验检测
主梁扭转加载试验按照相关的规定应该加载55吨的重型汽车沿着桥面外侧支点中最为薄弱的环节进行加载，在进行试验的过程中应该采用相应的电子设备设置侧力点，进行各个测点转角的测量。
5.2 固结墩静载试验
为了能够更好的对加固以后的桥墩工作状态进行有效的检查，相关的工作人员对桥墩进行了沉降试验，在测试的过程中使用的是2辆自重为30吨的车辆进行加载，测点设在了桥墩的外侧，在这一过程中不断观察桥墩的沉降情况，从而对整个桥墩的工作状态进行有效的观察。
结束语
立交曲线桥梁在桥梁建设当中是一种常见的形式，但是在建设和施工中，受到很多的因素影响，会出现很多的病害，所以，一定要选择适当的方法对其进行有效的加固检测，这样才能更好的保证桥梁的质量，延长桥梁的使用寿命，加强其使用性能。
参考文献
[1]荀东亮，王敏，李喜平，涂杨志.某预应力曲线梁桥病害分析及加固处理[J].施工技术，2008（7）.
[2]戴剑平，戴晓东.浅谈连续弯梁桥设计[J].科技创新导报，2008（29）.
关键词：曲线桥梁；结构分析；桥梁加固；加固设计
在桥梁的建设当中，立交曲线桥梁结构是一种近几年比较常见的桥梁结构形式，但是由于这种结构的发展时间并不是特别长，所以这种结构在施工的过程中还会出现非常多的问题，所以一定要采取相应的方法对这些问题进行有效的加固检测，只有这样才能更好的保证桥梁的建设质量。
1 工程概况
根据现场实测及项目竣工资料，本文论述的立交匝道曲线梁桥上部结构为预应力混凝土连续箱梁，跨径组合为4×22.5m，箱梁中心线半径R=80m，单箱单室，桥面宽7.5m，梁高为1.30m，两端横梁的实心牛腿搁放在隐盖梁上。下部结构桥墩为桩柱式墩，基础为钻孔灌注桩基础，桥台为重力式桥台，匝道设置1个独柱墩梁固接墩，墩柱直径1.2m；桥梁设计荷载为汽车-超20级，挂车-120。
2 桥梁的病害及原因分析
在相关人员进行一定的调查和检测之后发现：桥梁的受力状况没有出现很明显的异常情况，经过相关人员的分析，其病害主要体现在以下几个方面。第一是曲线梁一侧的位移比较严重，最长可以达到15厘米，在垂直方向上出现了向下滑移的现象。第二是固结墩的顶部有很多的环形裂缝，宽度都很大，最小的缝宽为0.1毫米，最大的缝宽能够达到0.2毫米。第三是梁体外侧有明显的侧斜裂缝，裂缝宽度最大能够达到0.15毫米。按照其相关的技术指标，专业部门的有关人员将其定为三类桥梁。
经过相关人员的分析和研究，产生上述现象的原因是桥梁的支撑体系没有足够的抗扭能力，所以使得主梁结构出现了一定程度的滑移现象，这种问题也是曲线桥梁建设当中经常出现的问题。出现这一问题主要的原因有很多，以下笔者结合自己的实际经验对产生这种现象的原因进行简要的分析。
首先是弯桥外侧和内侧的自重不能达到一个平衡的状态，一般情况下，外半侧要比内半侧的自重要打，所以梁体承受的重量在各个方向不能达到一个均衡的状态，从而使得整个梁体产生扭转效应。其次是曲线桥梁在垂直方向上的预应力有着非常明显的横向效应，这也使得桥梁承受着很大的变直的危险，同时受到混凝土变形的影响，这种变直的倾向会进一步加大。最后曲线桥梁会出现严重的温度效应，车辆的自重也会增加其对桥梁的荷载，这样桥梁外移的现象就会进一步加重。
3 主要加固设计方案
3.1 固结桥墩加固方案
针对桥下施工特点，基础采用微型桩加固。具体加固处理方案如下：
（1）加大墩身截面成扁矩形，具体尺寸为顶部长3.0m，宽1.5m；底部长2.0m，宽1.5m；横桥向设置半径为14m的圆曲线过渡墩身截面，变化范围按3.7m控制。施工前对原D120cm墩柱和梁底凿毛，深度不大于2cm，并在表面植入16钢筋，植筋应注意避让主筋和预应力钢束。
（2）在原有桩基四周施工一组共22根微型桩，桩径D25cm，桩长25m，桩平面按梅花状布置，间距@60×90cm；桩身采用C30水泥浆灌注，钻孔灌注桩法施工。
3.2 牛腿加固方案
对于箱梁牛腿薄弱截面出现斜裂缝的地方，在裂缝注浆封闭的基础上，对牛腿腹板两侧黏贴钢板，以提高截面的抗剪扭承载能力。
4 桥梁结构计算与分析
4.1 计算模型
4.1.1 加固前。匝道桥跨径组合为4×22.5m，箱梁中心线半径为80m，桥梁两侧纵坡分别为5.75%、4.65%，竖曲线半径为400m，两端横梁的实心牛腿搁放在隐盖梁上。计算采用MidasCivil软件建立空间三维曲线梁桥模型，拟合桥梁平曲线及竖曲线，以考察平曲线对结构扭矩的影响及纵坡对结构位移及内力的影响。全桥共划分54个主梁单元、11个桥墩单元和5个刚臂单元，固定支座采用主从约束进行模拟。
4.1.2 加固后。固结墩采取增大墩身截面、梁端牛腿黏贴钢板的方式进行加固。加固后模型固结墩采用厚1.2m、頂宽3m、底宽2m渐变的薄壁墩，考虑固结墩已增大截面且基础经过微型桩承托桥台加固，故模型在该处的边界条件为刚性支撑，模型的单元划分、边界条件、截面尺寸等与加固前相同。
4.2 结构抗扭计算分析
在桥梁运行的过程中箍筋和纵向的钢筋主要承担了主梁截面产生的剪扭抗力，一般情况下最大的抗力主要产生于支垫或者是其周围的位置。在实验的过程中应该取状况不是很好的截面和剪力比较大的组合方式进行检验和计算，在计算的过程中，一定要使得整个箍筋结构能够满足抗剪要求，在这一基础上再考虑纵向的箍筋还能够承受的扭转力，这样就可以很好的和外扭矩形成鲜明的对比，这样也给整个结构当中的内力进行适当调整提供了有力的参考，加强设计的合理性和科学性。
在检查的过程中发现该桥梁的预应力钢束能够支撑的抗弯力和设计的力度大小相比，已经明显要比设计的参数大，所以能够很好的满足工程的要求，所以设置在箱梁四周的钢筋都可以应用在截面抗扭当中。
4.3 结构抗扭计算分析
主梁截面的剪扭抗力主要由箍筋和纵向普通钢筋承担，其最大剪力及扭矩均发生在支点附近，取其各不利截面扭矩和剪力均较大的内力组合进行验算。验算时，箍筋先满足抗剪需要，然后再考察箍筋和纵向箍筋还能提供多大的结构抗扭能力，以便与外扭矩相比较，为加固调整结构内力提供参考。
由于本桥预应力钢束提供的结构纵桥向抗弯抗力已大于设计弯矩，满足规范要求，故箱梁截面周边设置的纵向钢筋均可用于截面抗扭。
5 加固效果荷载试验检测
5.1 主梁扭转试验检测
主梁扭转加载试验按照相关的规定应该加载55吨的重型汽车沿着桥面外侧支点中最为薄弱的环节进行加载，在进行试验的过程中应该采用相应的电子设备设置侧力点，进行各个测点转角的测量。
5.2 固结墩静载试验
为了能够更好的对加固以后的桥墩工作状态进行有效的检查，相关的工作人员对桥墩进行了沉降试验，在测试的过程中使用的是2辆自重为30吨的车辆进行加载，测点设在了桥墩的外侧，在这一过程中不断观察桥墩的沉降情况，从而对整个桥墩的工作状态进行有效的观察。
结束语
立交曲线桥梁在桥梁建设当中是一种常见的形式，但是在建设和施工中，受到很多的因素影响，会出现很多的病害，所以，一定要选择适当的方法对其进行有效的加固检测，这样才能更好的保证桥梁的质量，延长桥梁的使用寿命，加强其使用性能。
参考文献
[1]荀东亮，王敏，李喜平，涂杨志.某预应力曲线梁桥病害分析及加固处理[J].施工技术，2008（7）.
[2]戴剑平，戴晓东.浅谈连续弯梁桥设计[J].科技创新导报，2008（29）.