西安市北三環六村堡立交北輔道橋
復位工程施工圖設計
匯報材料
公路研究所****
2023年8月
目錄一、任務依據 1
二、橋梁概況 1
三、橋梁病害及成因分析 1
1.橋梁病害 1
2、成因分析 6
四、設計方案 6
1、設計原則 6
2、設計方案 7
3、墩柱驗算 8
4、施工步驟 11
5、交通組織方案 11
五、工程造價 12
六村堡立交北輔道橋位於西安市北三環，在2023年7月24日常規檢測中發現該橋第
五、六聯上部箱梁發生移位，造成伸縮縫橡膠條撕裂、支座損壞、墩柱偏移、裂縫。以上病害給橋梁的安全及穩定帶來了極其不利的影響，為了及時解決橋梁的病害，保證橋梁安全運營，受業主委託我公司於2023年7月25日對六村堡立交北輔道橋進行了實地調查，根據調查結果結合該橋橋梁檢測報告，判明病害產生原因，現場制定加固方案,並進行施工圖設計。
六村堡立交北輔道橋全長697.72m，全橋共九聯，上部結構跨徑布置為2×（3×25）m現澆預應力混凝土連續箱梁+（35+36.64）m連續鋼箱梁+（25+27+25）m+5×（3×25）m現澆預應力混凝土連續箱梁；下部結構為柱式墩及薄壁臺，鑽孔灌注樁基礎。
橋梁寬度：0.25m(護欄)+2.75m（行人路）+4m（非機動道）+7.5m（機動車道）+0.5m（防撞護欄）=15m。
橋梁設計荷載：城-a級，掛-120驗算。
計算行車速度：40km/h。
最大超高：2%。
抗震設防烈度：8度，**動峰值加速度0.20g。
（1）橋面系
①11#墩頂伸縮縫橡膠破損嚴重，右側（內）縫寬變大，左側（外）縫寬變小；
②14#墩頂伸縮縫橡膠破損，內側雜物堵塞，伸縮縫寬度達10.5cm（病害見**3-1~3-3）。
**3-1伸縮縫橡膠條破損**3-2 伸縮縫堵塞、縫寬變大
**3-3 伸縮縫橡膠條破損**3-4 箱梁移位伸縮縫處錯臺
（2）上部結構
①第五、六聯上部移位，第14跨與15跨間梁橫向錯位7cm（病害見**3-4）。
（3）支座及下部
①11-1』號支座橫向限位鋼板變形，下端錨固混凝土開裂；11-2』號支座上下鋼板鏽蝕，喪失滑動功能，導致樑端支座附近混凝土擠壓破損1mx1m範圍，深度約10cm，已全部翹曲；
②12號墩、13號墩外側滑動支座均出現滑移，內側固定支座對應橋墩由底部向橋墩中部均出現由內向外發展的環向裂縫。12-2號墩約30cm一條裂縫，裂縫最大寬度0.3mm，未貫通；13-2號墩約25cm一條裂縫，裂縫最大寬度0.
6mm，未貫通。12-2號墩頂橫向偏位9.1cm，順橋向偏位3.
9cm；13-2號墩頂橫向偏位16.1cm，順橋向偏位4.4cm。
③14號墩第14跨側均為滑動支座，支座橫向滑移23cm，滑出鋼板17cm，支座均已喪失功能；14號墩第15跨側均為滑動支座，支座橫向滑移13cm，滑出鋼板8cm，支座均已喪失功能；14號墩外側防震擋塊已喪失功能。
④15-2#橋墩向外側位移10cm，15-2墩由底到頂約每30cm一條裂縫，一直延伸至橋墩中部，最大縫寬0.4mm。
⑤16-1支座向外偏位6cm，縱向偏位5cm。17-3支座限位塊脫落，支座上部調平層破損，支座縱向位移3cm17-2支座向外偏位6cm。
（病害見**3-5~3-26）。支座病害示意見圖3-1。
**3-5 支座擋塊變形**3-6 支座墊石開裂
**3-7 蓋梁上雜土堆積**3-8 箱梁底板擠壓破損、支座鏽蝕
**3-9 支座向曲線外側滑移**3-10 12#橋墩底部橫向裂縫
**3-11 12#墩底部最大裂縫**3-12 支座向外側滑動
**3-13 13#橋墩底部橫向裂縫**3-14 13#墩底部最大裂縫
**3-15 14#墩外側擋塊嚴重破損**3-16 支座上部向外滑移，橡膠板破損
**3-17 上部向外滑移，支座橡膠板破**3-18 上部向外滑移，調平層、支座破損
**3-19 14#墩外側擋塊嚴重破損**3-20 上部向外滑移，支座破損
**3-21 15-2#支座傾斜破損**3-22 16-2#支座傾斜破損
**3-23 17-1#支座處調平層破損**3-24 17-2#支座橫向位移
**3-25 蓋梁上大量沙土堆積**3-26 支座限位鋼板脫落
圖3-1 支座病害示意圖
經過檢測及現場調查發現該橋主要病害為上部移位，支座損壞，下部墩柱產生環向裂縫，該橋主要病害產生原因如下：
（1）上部轉動移位
該橋上部出現移位的兩孔橋全橋橋高較高，曲線半徑全橋最小，在**荷載作用下，上部與下部位移差較大，同時存在橫向擺動及水平扭轉，**作用下支座達到最大變形量被剪下破壞，上部位移無法恢復，造成上部轉動移位。
（2）墩柱環向裂縫
出現環向裂縫的墩柱橫向偏位較大，柱頂為橫向固定支座，**荷載作用下，墩柱受到較大水平力，導致在墩柱底部彎矩較大部位出現環向裂縫，為**作用下的受力裂縫。
本橋主要病害為上部結構主梁在**後移位，及由此導致的墩柱變形開裂、支座墊石、調平層破損以及防撞擋塊、支座損壞失效等病害。本次設計的整體思路是按照現行荷載等級要求，在滿足有關規範及標準要求前提下，將上部現澆箱梁及墩柱復位，加固受損橋墩墩柱，同時盡量降低工程造價。
（1）在12#、13#、15#、16#橋墩處內側原承臺頂面，搭設鋼管支架，作為頂公升及平移復位支撐；在外側柱頂安設抱箍，焊接鋼構件，作為頂公升及平移復位支撐；
圖4-1 12#、13#、15#、16#橋墩曲線內、外側復位裝置
（2）在11#、14#、17#墩蓋梁頂面安裝復位裝置，對第五聯和第六聯分次頂公升復位施工；
圖4-2 11#、14#、17#橋墩水平復位裝置
（3）在12#、13#、15#、16#橋墩處內側梁底及內側柱頂安裝復位裝置，對其內側墩柱進行復位；
（4）復位落梁前採用高效能復合砂漿修築破損支座墊石，將支座更換為橡膠支座；
（5）將12-2#、13-2#、15-2#、16-2#墩柱復位後，對其採用外包15cm厚自流平混凝土增大截面加固，外包高度10m；
（6）鑿除破損擋塊，植入鋼筋，採用自流平混凝土重新修築擋塊；
圖4-3墩柱水平復位裝置圖4-4 墩柱外包混凝土加固
圖4-5擋塊修復構造圖4-6 墩柱橫向限位裝置
（7）採用高效能復合砂漿修復其他部位混凝能破損；對墩柱出現的裂縫寬度<0.15mm的裂縫進行封閉，寬度≥0.15mm的裂縫進行壓力灌注，恢復結構的使用性和耐久性；
（8）修復、復位完成後在12-2#、13-2#、15-2#、16-2#墩柱柱頂及梁底增設橫向限位裝置，並在限位裝置之間及11#、14#、17#墩蓋梁擋塊與主梁之間安設高彈性軟橡膠墊塊；
（9）清理伸縮縫內及蓋梁上沙土，更換破損伸縮縫。
（1）**作用下墩柱驗算
採用midas civil對橋梁進行整體建立計算模型，計算中考慮恆載及**力作用，土體對樁基的作用採用節點彈性支撐進行模擬，盆式支座按照彈性連線模擬，在樑端採用多折線受壓支承進行模擬。計算模型見圖1。
圖1 計算模型圖
計算得**e1荷載作用下順橋向時柱底最大彎矩為2175.6kn，詳見圖2，柱頂最大位移為3cm，詳見圖3。
圖2 順橋**e1荷載作用下彎矩圖
圖3 順橋**e1荷載作用順橋向位移圖
計算得**e1荷載作用下橫橋向時柱底最大彎矩為441.3kn，詳見圖4，柱頂最大位移為11.5cm，詳見圖5。
圖4 橫橋**e1荷載作用下彎矩圖
圖5 橫橋**e1荷載作用橫橋向位移圖
經過混凝土配筋計算，固定支座下橋墩墩底的豎向力為4181.6kn，強度為3443.8kn，不滿足規範要求。滑動支座下墩柱強度可滿足要求。故考慮對支座進行更換。
（2）墩柱裂縫驗算
採用midas civil建模對墩柱按照柱單元進行驗算，經計算得：墩柱被強迫位移16cm後，最大鋼筋應力達到530mpa，到達屈服狀態，計算得裂縫寬度為0.38mm，小於檢測寬度，表明鋼筋進入塑性階段後位移增加，導致裂縫寬度大於按彈性變形下計算的裂縫寬度。
從柱底7m範圍出現裂縫寬度超限，5m範圍內承載能力不滿足規範要求。為保證加固後墩柱的柔性，將墩柱按10m進行補強加固。
（3）支座驗算
一聯全長為75m，考慮支座安裝後最大公升降溫溫差為30℃，最大伸縮量為22.5mm，單端伸縮量為11.3mm；gjz550×600×130橡膠板式支座允許變形為45mm；故將雙向滑動盆式支座更換為橡膠板式支座可滿足要求。
（4）加固後墩柱驗算
原15m高1.4m直徑墩柱抗推剛度為5000kn/m，加固後墩柱抗推剛度為10400kn/m，考慮更換支座為橡膠支座後，加固墩柱與支座整體的抗推剛度為3770 kn/m，是整體剛度相對原橋墩變小，**作用下水平力將比原設計水平力小，同時外側墩柱將與內側墩柱共同受力，可有效減小**荷載對橋梁的破壞作用。加固後考慮原鋼筋的60%與新增鋼筋共同受力，在相同荷載作用下，加固後承載能力為加固前的1.5倍。
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