某跨鐵路立交橋轉體橋墩頂頂板崩裂加固結構分析

梁善齋

摘 要：某跨鐵路立交轉體橋在轉體施工前進行頂板束張拉時，中橫梁附近頂板倒三角混凝土發生崩裂。針對此病害提出了在箱室內部破損區域增設20cm鋼筋砼套拱的加固方案，并通過對加固設計方案的結構分析。從計算結果得出加固方案總體上能滿足在轉體橋施工及使用階段的結構變形及受力要求，主梁后補混凝土在梁體落架時，會出現較大縱向拉應力，因此后補混凝土結構普通鋼筋直徑的選擇和布置方式應充分考慮，避免裂縫的出現以保證后續施工質量和施工安全。

關鍵詞：轉體橋;墩頂頂板;崩裂;結構分析

中圖分類號：TV21? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）11-0149-03

1引言

某跨鐵路立交橋轉體橋全長140m，與鐵路交叉交角為79.1°。橋跨按正交布置，主橋采用70+70mT型剛構橋，搭設支架現澆施工，橋梁寬度26.9m。上跨鐵路立交橋轉體長度采用（65.5+65.5）m，主梁澆筑完成后逆時針轉體79.1°，全橋轉體重量約13800噸。

上部結構采用單箱三室斜腹板箱形截面，中支點中心梁高6.8m，端部中心梁高2.5m，梁底線形按二次拋物線變化。下部結構主橋（20#墩）采用墩梁固結，單箱雙室單柱矩形空心墩，橋墩高8.5m，橫橋向壁厚1.8m，順橋向壁厚1.5m，橫橋向寬度12.0m，縱橋向寬度6.0m;主墩承臺厚5.0m，其中轉體施工階段厚4.0m，余下1.0m在轉體施工完成后現澆。承臺平面尺寸為23.0m（橫橋向）×19.0m（順橋向），承臺下設置30根Φ1.5m鉆孔灌注，樁長55m，樁順橋向間距4m，橫橋向間距4m。承臺采用C50混凝土，樁基為C35水下混凝土。過渡墩采用四柱式高低蓋梁結構，高度最小處2.2m。柱墩采用矩形墩，順橋向寬2m，橫橋向寬1.8m，橫向間距6.0m。矩形承臺尺寸為7.8m（順橋向）×2.8m（橫橋向），厚度為2.5m，承臺系梁寬2.2m，承臺下設置8根Φ1.5m鉆孔灌注樁，縱向樁間距5.0m。

2病害描述

2021年3月5日，箱梁開展預應力張拉工作。至2021年3月16日15時，中支點處大里程側中箱室內中橫梁與中腹板交接處，頂板倒三角處產生了明顯的開裂情況。具體病害情況如下。

3加固方案

針對上述病害，采用加固方案如下：

在箱室內部破損區域增設20cm鋼筋砼套拱，對箱梁破損區域起到一定的支撐和傳力作用。根據破損情況不同，在預應力鋼束彎折點處設置1～2道橫隔板，通過橫隔板自身較大剛度承擔鋼束在此位置的徑向力，橫隔板需與腹板可靠連接。新增套拱、橫隔板與箱梁破損區域間采用布置鋼筋、植筋、同步澆筑高強無收縮自密實灌漿料的方式進行錨固連接，與健康混凝土間采用鑿毛植筋的方式錨固連接。

4加固后結構分析

計算軟件采用Midas Civil，建立梁單元模型進行計算。把整個橋梁結構離散為40個單元共有42個結點，根據施工程序分為8個施工階段對施工過程進行模擬計算。第一批頂板束張拉控制應力按照設計頂板鋼束伸長量減小7mm 推算求出。結構離散圖和預應力鋼束圖如下圖所示。

將全橋上部結構施工過程劃分為8個施工階段，見下表。

4.1位移計算結果

在主梁加固后，模擬支架澆筑的施工狀態，在混凝土澆筑前提供施工預拱度，一方面確保主梁成橋內力滿足設計要求，另一方面使主梁線形光滑平順。關鍵施工階段的主梁撓度線形見下圖。

4.2應力計算結果

施工過程中，主梁破損段的最大拉應力為0.002MPa，最大壓應力為-13.60MPa。施工過程中，主梁上下緣的應力分布見下圖。

施工過程中，主梁加固段的最大拉應力為2.04MPa;主梁最大壓應力為-1.93MPa。施工過程中，主梁上下緣的應力分布見下圖。

4.3小結

（1）在箱梁加固施工過程中，主梁最大豎向變形為-160.92mm，與原成橋狀態主梁最大豎向變形差距較小;

（2）在箱梁施工過程中，主梁結構施工過程中最大拉應力為0.77MPa，小于1.15ftk=3.15MPa;最大壓應力為-16.59MPa，小于0.7fck=24.85MPa，箱梁的截面承載力滿足規范要求;

（3）在加固及后期施工過程中，破損區的主梁既有結構最大拉應力為0.002MPa，小于1.15ftk=3.15MPa;最大壓應力為-13.60MPa，小于0.7fck=24.85MPa，箱梁的截面承載力滿足規范要求;

（4）在加固及后期施工過程中，破損區的主梁后補混凝土結構最大拉應力為2.04MPa，小于1.15ftk=3.15MPa;最大壓應力為-1.93MPa，小于0.7fck=24.85MPa，箱梁的截面承載力滿足規范要求。

5結論

本文針對某跨鐵路立交轉體橋在轉體施工前中橫梁附近頂板倒三角預應力束，提出了在箱室內部破損區域增設20cm鋼筋砼套拱的加固方案，通過對加固設計方案的結構分析計算結果可知：

（1）基于現有的結構病害假定狀態，加固方案總體上能滿足在轉體橋施工及使用階段的結構變形及受力要求;

（2）主梁后補混凝土結構施工完成后，在梁體落架工況時，會出現較大縱向拉應力。考慮到本加固方案的指導思路及施工實際情況與理論計算情況的偏差，后補混凝土結構普通鋼筋直徑的選擇和布置方式應充分考慮，避免裂縫的出現。

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