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摘要：桥梁墩柱开裂处理方法和范围决定于开裂的性质及其对桥梁工作状况、承载能力的影响程度，因此裂缝的成因及其对结构影响程度的分析，对裂缝的处理决策起着至关重要的作用。本文采用有限元软件，对互通立交匝道桥过渡墩开裂状况进行分析，给出相应加固方案，并对加固方案效果进行了分析评价。截面增大后墩柱满足承载能力极限状态及正常使用极限状态下的各项指标要求。
关键词：匝道桥；过渡墩；计算；加固
1 概述
1.1 工况
某互通立交匝道桥G8-A在现浇箱梁拆除支架后发现距墩柱根部约1.5m、2.2m处有横向裂缝，缝宽度约0.07~0.15mm，长度约有1/3柱周；G匝道12-B出现裂缝，裂缝宽度约为0.1mm。为防止过渡墩裂缝进一步扩展且临联连续箱梁迟迟未能施工，对过渡墩进行卸载，在距离过渡墩3~4m处腹板下方采用千斤顶（2*100t）顶升梁体，减小过渡墩偏压力，防止裂缝进一步扩展。
G匝道第三联平面位于A=110m及A=65m的缓和曲线上。上部结构采用现浇预应力混凝土连续箱梁，梁高为1.65m，桥梁宽度为8.5m，采用单箱单室形式，顶板宽8.5m，底板宽4.5m，两侧悬臂各2m。腹板厚度支点处采用70cm，跨中处采用45cm，1/4跨径附近设置腹板厚度渐变段。主梁按部分预应力A类构件设计，按分段现浇法施工，主梁采用C50砼。下部桥墩采用圆柱墩，基础为钻孔灌注桩基础，桩柱径为D110-D130。
图1.3 过渡墩断面
2 计算要点
2.1 计算模型
G匝道第三联为（4*25）m预应力砼连续梁桥。纵向静力计算采用空间结构计算程序Midas Civil 2012建立了全桥模型，对结构进行整体计算分析，计算时考虑桩基刚度，本计算根据实际地质资料采用桩基土弹簧模拟实际桩基受力情况。整体计算模型共划分为337个节点和312个单元，结构离散图见图2.1。过渡墩模型共划分为75个节点和69个单元，结构离散图见图2.2。
图2.1 结构计算简图 图2.2 过渡墩结构计算简图
2.2 设计荷载取值
计算采用的设参数按照《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60 -2004）的有关规定取值，其中：（1）温度荷载：整体温差：升25℃，降温-20℃。梯度温按JTG D60 -2004规定的混凝土箱梁设计温度梯度计算：正温差T1= 25℃，T2= 6.7℃；负温差T1= -12.5℃，T2= -3.5℃。（2）收缩徐变：按JTG D62 -2004附录F算法取用，箱梁加载龄期7天。（3）基础不均匀沉降：按沉降 10mm考虑，并进行最不利组合计算。
2.3 荷载组合
（1）作用标准值组合：即进行构件的持久状况应力计算时作用（或荷载）取其标准值，进行短暂状况应力计算时施工荷载除有特别规定外均采用标准值，不考虑组合系数。（2）作用基本组合：即永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合，考虑结构重要性系数及各作用效应的分项系数。见JTG D60-2004公式4.1.6-1。
3 下部结构主要计算分析
3.1 G匝道8#桥墩
（1）过渡墩底内力
（2）裂缝宽度验算
裂缝宽度验算依据《公预规》式（6.4.4 -4）~（6.4.4 -8）进行计算，采用桥梁通对桥墩进行验算。计算结果表明，偏压作用下桥墩会出现0.14mm裂缝，裂缝宽度小于0.15mm，不影响正常使用。但在持续荷载作用下，受温度力，收缩徐变、墩身变形等因素影响，桥墩裂缝会不断开展。
由上可知，最不利组合偏压作用下桥墩出现0.14mm裂缝，此时桥墩受拉侧钢筋应力为108Mpa。桥墩主筋规格为HRB400钢筋，屈服应力为400Mpa，根据《公预规》公式（6.4.5）进行计算，当桥墩主筋屈服时（即主筋应力达到400Mpa），桥墩裂缝为0.3mm。此后桥墩主筋进入屈服阶段，主筋开始塑性变形，裂缝不断开展。
3.2 G匝道8#桥墩桩基
（1）过渡墩桩基内力
（2）裂缝宽度验算
计算结果表明，偏压作用下桩基会出现0.07mm裂缝，裂缝宽度小于0.15mm，此时桩基受拉侧主筋应力为 37Mpa，不影响正常使用。
4 加固措施与分析
4.1 加固措施
对已出现裂缝的G匝道8#桥墩，立即进行卸载，即在距过渡墩3~4m范围腹板位置对箱梁进行顶升，卸载完成后对柱顶偏位进行测量并根据裂缝宽度情况对桥墩进行加固。桥梁墩柱开裂加固方法较多，针对G匝道8#桥墩拟采用增大截面法，通过增大原墩柱截面、增加受力钢筋，以提高墩的承载能力和抗裂性能。如下图所示：
施工顺序：架设临时支撑→开挖至桩顶→墩柱凿毛、植筋→墩柱增大截面施工。截面配筋拟配。
4.2 加固分析
（1）使用阶段承载能力极限状态验算
a.过渡墩验算
结合裂缝宽度验算，结果表明，使用阶段下，桥墩内力很小，按裂缝宽度计算，会出现0.045mm裂缝，裂缝宽度小于0.15mm，此时桥墩受拉侧主筋应力也非常小，几乎为零，本加固方案能满足正常使用要求。
（2）施工阶段承载能力极限状态验算
a.过渡墩验算
结合裂缝宽度验算，结果表明，施工阶段下，桥墩处于偏载状态下，按裂缝宽度计算会出现0. 09mm 裂缝，裂缝宽度小于0.15mm，此时桥墩受拉侧主筋应力为57.04MPa，小于桥墩主筋HRB400钢筋的抗拉强度设计值，加固方案能满足施工阶段下的使用要求。
5 结语
（1）截面增大后墩柱满足承载能力极限状态及正常使用下的各项指标要求，验算结果符合规范要求。
（2）现浇桥梁施工应尽量保证过渡墩两侧现浇箱梁同步展开施工，避免过渡墩长期处于单侧偏载的不利状态；对于仅过渡墩单侧有条件施工的工点，该侧现浇箱梁预应力张拉完毕后边跨支架不能拆除，需待邻联箱梁预应力张拉完后方可拆除。
（3）桥梁设计应结合施工条件，综合考虑选择支座型式，并结合支座型式对施工顺序、工艺提出明确要求。
参考文献
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论文作者:曹云龙
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第13期
论文发表时间:2017/10/11
标签：桥墩论文; 裂缝论文; 匝道论文; 宽度论文; 桩基论文; 组合论文; 荷载论文; 《建筑学研究前沿》2017年第13期论文;