混凝土橋墩與鋼箱梁墩梁固結方式研究

潘安亮 （合肥市市政設計研究總院有限公司，安徽 合肥 230041）

1 概述

隨著城市現代化建設的不斷發展，交通壓力越來越大，為解決城市擁堵問題，城市快速路的建設進一步加快，城市互通立交橋不斷涌現。鋼箱梁廣泛運用于小半徑大跨徑的匝道橋，以適應其跨徑大、抗扭性能要求高等特性，城市互通立交匝道橋墩一般較高，在結構受力滿足要求的情況下，常常采用墩梁固結，以減少橋墩的計算高度以及支座的設置，從而節省造價，但墩梁固結將鋼箱梁的傾覆問題轉化為構件的承載力能力問題，墩梁固結的構造方式就顯得尤為重要，然而上部采用鋼箱梁的匝道橋往往橋墩為混凝土墩柱，這就涉及到不同材料的下部結構與上部結構的連接問題，如何使混凝土橋墩與鋼箱梁的固結連接構造更加安全可靠、施工方便快捷，是該領域的橋梁工程技術人員亟待解決的問題。

2 墩梁固結方式

2.1 常規墩梁固結方式

目前常采用的墩梁固結方式是在鋼箱梁墩頂處開孔，將混凝土橋墩主筋及箍筋伸入鋼箱梁的橫梁內，再在鋼箱梁的橫梁內澆筑混凝土形成墩梁固結。該種固結方式如以下具體工程案例，某城市立交匝道一聯鋼箱梁，跨徑布置為（40+48+36）m，鋼箱梁采用單箱單室，梁高2.5 m，頂寬9 m，底板寬5 m，固結中墩為2 m直徑混凝土圓柱墩，其它橋墩均為矩形花瓶式橋墩。固結中墩墩頂設2 m高范圍的鋼套管，與鋼箱梁底板焊接形成整體，并在鋼箱梁墩頂橫梁澆筑混凝土。全橋Midas計算模型如圖1、圖2所示。

圖1 全聯模型圖

圖2 墩頂固結橫斷面圖

該種固結方式施工工序較為繁雜，在墩頂段混凝土澆筑前，吊裝鋼套管至墩頂就位，再吊裝鋼箱梁與鋼套管焊接，伸入鋼箱梁橫梁的橋墩主筋及箍筋與鋼箱梁的加勁肋和橫隔板位置存在一定的沖突，部分需要在鋼箱梁內穿孔，受空間限制，施工有一定難度，同時鋼箱梁與墩頂套筒吊裝對孔要求精度較高，對于墩柱高度較高的吊裝更改較為困難。由于鋼箱梁在底部需開孔，導致底板縱向加勁肋在該處需截斷，鋼箱截面有所削弱，需要采用相應增加縱向鋼靴進行加強。鋼箱梁在墩頂范圍內混凝土的澆筑施工控制有一定難度。該種固結構造方式雖然存在以上施工工序繁雜等缺點，但相對安全可靠。

圖3 墩頂固結縱剖面圖

2.2 墩頂設置鋼抱箍與鋼箱梁焊接的固結方式

該種固結方式為在圓形墩柱頂部增設鋼板抱箍，使鋼板抱箍與鋼箱梁的底板焊接連接，并在鋼板抱箍內設置剪力釘，同時增設加勁肋焊接連接鋼板抱箍和鋼箱梁，通過剪力釘和加勁肋使鋼板抱箍和混凝土圓形墩柱結構連接成整體，加勁肋使橋墩與鋼箱梁的底板固結更加可靠，整體固結連接構造連接可靠，同時該種固結構造方式無需在鋼箱梁底部開孔，墩頂鋼抱箍直接和底部焊接，固結方式構造簡單，吊裝對接精度要求低；墩柱鋼筋無需伸入鋼箱梁橫梁內，施工方便快捷，但墩梁固結處僅采用墩頂抱箍與鋼箱梁底板焊接，加勁肋加強，而由于該處承受較大的偏心荷載引起的橫向彎矩，該節點受力較為復雜，需實體模型進行局部仿真分析。

2.3 墩頂設置H型鋼的固結方式

該種固結方式采用在墩頂范圍設置H型鋼并伸入鋼箱梁橫梁內的形式使墩柱與鋼箱梁相連接。底部需開孔，墩頂鋼箱梁橫梁需要澆筑混凝土。墩柱鋼筋無需伸入墩頂鋼橫梁內，施工較為方便。通過H型鋼連接相對剛度較大。

圖4 墩頂固結橫斷面圖

圖5 墩頂固結平剖面圖

圖6 墩頂固結縱剖面圖

圖7 墩頂固結平剖面圖

3 亟待解決的問題

混凝土橋墩與鋼箱梁固結處本身受力較為復雜，應力較為集中，精確計算需要采用實體模型進行局部仿真分析，同時需要對其通過輔以模型荷載試驗驗證固結方式的可靠性，研究混凝土橋墩與鋼箱梁固結處的力學性能。

4 結語

墩梁固結的獨柱橋墩由于具有占地空間小、結構輕巧、受力良好等優點，大量運用于城市互通立交橋中，立交匝道又往往采用鋼箱梁，所以混凝土墩柱與鋼箱梁的固結構造就顯得尤為重要，如何設置一種既可靠又施工方便的固結構造方式是此類橋梁需要重點考慮的。本文介紹了三種混凝土墩柱與鋼箱梁的固結構造方式，并詳細闡述了各方式的優缺點，希望能夠為將來此類橋梁設計提供借鑒參考作用。