混凝土橋墩與鋼箱梁墩梁固結(jié)方式研究

潘安亮 （合肥市市政設(shè)計(jì)研究總院有限公司，安徽 合肥 230041）

1 概述

隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，交通壓力越來(lái)越大，為解決城市擁堵問題，城市快速路的建設(shè)進(jìn)一步加快，城市互通立交橋不斷涌現(xiàn)。鋼箱梁廣泛運(yùn)用于小半徑大跨徑的匝道橋，以適應(yīng)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(jié)構(gòu)受力滿足要求的情況下，常常采用墩梁固結(jié)，以減少橋墩的計(jì)算高度以及支座的設(shè)置，從而節(jié)省造價(jià)，但墩梁固結(jié)將鋼箱梁的傾覆問題轉(zhuǎn)化為構(gòu)件的承載力能力問題，墩梁固結(jié)的構(gòu)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(jié)構(gòu)與上部結(jié)構(gòu)的連接問題，如何使混凝土橋墩與鋼箱梁的固結(jié)連接構(gòu)造更加安全可靠、施工方便快捷，是該領(lǐng)域的橋梁工程技術(shù)人員亟待解決的問題。

2 墩梁固結(jié)方式

2.1 常規(guī)墩梁固結(jié)方式

目前常采用的墩梁固結(jié)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(nèi)，再在鋼箱梁的橫梁內(nèi)澆筑混凝土形成墩梁固結(jié)。該種固結(jié)方式如以下具體工程案例，某城市立交匝道一聯(lián)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(jié)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(jié)中墩墩頂設(shè)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(jì)算模型如圖1、圖2所示。

圖1 全聯(lián)模型圖

圖2 墩頂固結(jié)橫斷面圖

該種固結(jié)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(nèi)穿孔，受空間限制，施工有一定難度，同時(shí)鋼箱梁與墩頂套筒吊裝對(duì)孔要求精度較高，對(duì)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(dǎo)致底板縱向加勁肋在該處需截?cái)?，鋼箱截面有所削弱，需要采用相?yīng)增加縱向鋼靴進(jìn)行加強(qiáng)。鋼箱梁在墩頂范圍內(nèi)混凝土的澆筑施工控制有一定難度。該種固結(jié)構(gòu)造方式雖然存在以上施工工序繁雜等缺點(diǎn)，但相對(duì)安全可靠。

圖3 墩頂固結(jié)縱剖面圖

2.2 墩頂設(shè)置鋼抱箍與鋼箱梁焊接的固結(jié)方式

該種固結(jié)方式為在圓形墩柱頂部增設(shè)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?jī)?nèi)設(shè)置剪力釘，同時(shí)增設(shè)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(jié)構(gòu)連接成整體，加勁肋使橋墩與鋼箱梁的底板固結(jié)更加可靠，整體固結(jié)連接構(gòu)造連接可靠，同時(shí)該種固結(jié)構(gòu)造方式無(wú)需在鋼箱梁底部開孔，墩頂鋼抱箍直接和底部焊接，固結(jié)方式構(gòu)造簡(jiǎn)單，吊裝對(duì)接精度要求低；墩柱鋼筋無(wú)需伸入鋼箱梁橫梁內(nèi)，施工方便快捷，但墩梁固結(jié)處僅采用墩頂抱箍與鋼箱梁底板焊接，加勁肋加強(qiáng)，而由于該處承受較大的偏心荷載引起的橫向彎矩，該節(jié)點(diǎn)受力較為復(fù)雜，需實(shí)體模型進(jìn)行局部仿真分析。

2.3 墩頂設(shè)置H型鋼的固結(jié)方式

該種固結(jié)方式采用在墩頂范圍設(shè)置H型鋼并伸入鋼箱梁橫梁內(nèi)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(wú)需伸入墩頂鋼橫梁內(nèi)，施工較為方便。通過H型鋼連接相對(duì)剛度較大。

圖4 墩頂固結(jié)橫斷面圖

圖5 墩頂固結(jié)平剖面圖

圖6 墩頂固結(jié)縱剖面圖

圖7 墩頂固結(jié)平剖面圖

3 亟待解決的問題

混凝土橋墩與鋼箱梁固結(jié)處本身受力較為復(fù)雜，應(yīng)力較為集中，精確計(jì)算需要采用實(shí)體模型進(jìn)行局部仿真分析，同時(shí)需要對(duì)其通過輔以模型荷載試驗(yàn)驗(yàn)證固結(jié)方式的可靠性，研究混凝土橋墩與鋼箱梁固結(jié)處的力學(xué)性能。

4 結(jié)語(yǔ)

墩梁固結(jié)的獨(dú)柱橋墩由于具有占地空間小、結(jié)構(gòu)輕巧、受力良好等優(yōu)點(diǎn)，大量運(yùn)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(jié)構(gòu)造就顯得尤為重要，如何設(shè)置一種既可靠又施工方便的固結(jié)構(gòu)造方式是此類橋梁需要重點(diǎn)考慮的。本文介紹了三種混凝土墩柱與鋼箱梁的固結(jié)構(gòu)造方式，并詳細(xì)闡述了各方式的優(yōu)缺點(diǎn)，希望能夠?yàn)閷?lái)此類橋梁設(shè)計(jì)提供借鑒參考作用。