某橋牛腿搭接構(gòu)造改造設(shè)計要點

文/馮淑珍 南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇南京 210031

某橋牛腿搭接構(gòu)造改造設(shè)計要點

文/馮淑珍 南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇南京 210031

牛腿搭接構(gòu)造在早期橋梁設(shè)計中被廣泛應(yīng)用，但是近期運營期間頻繁引起橋梁結(jié)構(gòu)病害，面臨著大規(guī)模的改造。將既有“L”接縫改造為垂直接縫后管養(yǎng)將更加方便。

橋梁工程；牛腿；改造；設(shè)計

一、概述

上世紀(jì)80年代，牛腿搭接構(gòu)造在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中被廣泛應(yīng)用。其傳力途徑清晰，力學(xué)圖示簡單，得到了橋梁設(shè)計者青睞。但是牛腿部位承受較大的集中力，構(gòu)造相對比較復(fù)雜。牛腿搭接部位梁高較小，通常放置板式橡膠支座，日常維護(hù)困難。

隨著運營時間的延長，牛腿搭接結(jié)構(gòu)引橋了較多的結(jié)構(gòu)病害。如“L”接縫內(nèi)垃圾堵塞、伸縮裝置失效、板式橡膠支座無法更換等。嚴(yán)重者，甚至引橋梁體間相互擠壓，致使墩柱根部被推擠壓開裂。

某三層互通立交橋梁，主線橋為預(yù)應(yīng)力混凝土梁，采用牛腿搭接構(gòu)造。主線橋聯(lián)墩為雙柱式墩，在中墩處為獨柱墩，墩柱直徑1.5m。

該橋在運營過程中，主線橋17#墩根部被嚴(yán)重推裂，受拉側(cè)裂縫寬度達(dá)到了0.5mm，受壓側(cè)出現(xiàn)混凝土剝落，如圖1所示。分析其原因，主要是由于牛腿搭接構(gòu)造引起主梁間相互推擠，固定墩承受縱橋向推擠力超過了承載能力引起破壞。

圖1 主線橋17#墩根部病害照片

二、總體改造思路設(shè)計

總體改造思路將既有“L”接縫改造為垂直接縫，即割除上牛腿，對下牛腿進(jìn)行修補。同時對墩柱增大截面加固，在墩頂設(shè)置支撐牛腿，支撐兩側(cè)梁體的重量。改造后布置圖如圖2所示。該方案能夠徹底解決梁體間相互推擠現(xiàn)象，但是設(shè)計時需要對若干個重點進(jìn)行把握。

圖2 改造構(gòu)造詳圖

三、改造設(shè)計要點

（1）基礎(chǔ)承載能力檢算

改造方案中包括了墩柱增大截面加固、墩頂增加支撐牛腿。按照10m高墩身計算，每個墩柱恒載增加約39t。參照《鐵路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》第4.2.3條，作為已運營多年的橋梁，其墩臺地基的基本承載力可予以提高（不超過25%）。由于改造后恒載增加量較小，可不考慮對基礎(chǔ)進(jìn)行驗算。

（2）墩柱增大截面、新增牛腿簡算

改造前橋墩承受的支座反力基本無偏心。改造后由于橋跨不對稱引起恒載差造成墩柱偏心受壓；同時由于支點的分離，活載會引起較大的偏心。墩柱偏心驗算時，取運營階段牛腿兩側(cè)支點反力絕對值最大差值計算偏心距。由于增大截面的配筋率可以根據(jù)實際軸向力及偏心距配置，因此墩柱偏心驗算均能滿足要求。

但是施工過程中應(yīng)堅決避免頂升過程中雙柱墩僅一側(cè)牛腿受力的工況。例如，施工過程中為了割除上牛腿，應(yīng)同時將兩側(cè)梁體頂升；而不能僅頂升含有上牛腿的梁體。

（3）梁端橫梁檢算

梁牛腿割除后，梁體端橫梁支撐在墩頂新澆注的牛腿上。原端橫梁支點數(shù)由5個減少至2個。按照《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》，端橫梁的抗彎承載能力、運營階段最大計算裂縫寬度均不滿足要求。

因此必須對梁端橫梁進(jìn)行加固處理。本項目中在梁底增加一道鋼結(jié)構(gòu)橫梁，并通過植入錨栓及灌注粘鋼膠的方式與梁底混凝土連接。經(jīng)檢算，增設(shè)鋼橫梁后抗彎剛度明顯提高，由0.293m4提高至5.77m4。改造后端橫梁檢算滿足規(guī)范要求。

四、小結(jié)

該改造設(shè)計方案較好的解決了牛腿搭接結(jié)構(gòu)改造問題，不改變結(jié)構(gòu)的受力體系，同時總體施工難度不大。類似改造工程項目可參考借鑒。但是結(jié)合施工可對一下兩方面細(xì)節(jié)進(jìn)行改善。

（1）端橫梁增加鋼橫梁方案中，由于端橫梁內(nèi)鋼筋密集且需要由下朝上鉆孔，鉆孔植筋難度較大。因此施工中應(yīng)先鉆孔植筋，根據(jù)實際位置放樣鋼橫梁中孔位。

（2）墩頂增加支撐牛腿相對體量較大，受力鋼筋的布設(shè)、新舊混凝土連接等有難度。在類似改造項目中可嘗試鋼管混凝土墩柱加固、鋼結(jié)構(gòu)牛腿方案。

[1]姚玲森.橋梁工程（第二版）[M].北京：人民交通出版社，2008.

[2]JTG D62-2004 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范 [S].

[3]JTG/T J23-2008 公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范 [S].

[4]GB50010-2010 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 [S].

本文結(jié)合具體的工程項目，對牛腿搭接構(gòu)造改造實例進(jìn)行介紹，對設(shè)計要點進(jìn)行重點闡述，供類似牛腿搭接構(gòu)造的改造設(shè)計提供參考。