第四屆北京市大學生建築結構設計競賽
b組賽組（橋梁方向）
一.題目
北京三元橋跨京順路橋梁改建工程
二.設計資料：
（一）工程概況
1. 原橋概況
三元橋跨京順路橋（見照1～4）位於東北三環路上，跨京順路（見圖1），橋梁大致為東西走向（西北至東南），共3跨。跨徑組合為13.50 m（雙t形梁）+27.
30 m（雙t形梁）+13.50 m（雙t形梁），橋梁總長為54.90m。
橋梁車行道寬為44.80m。橋梁原設計時考慮了快車道、慢車道及行人路，設計荷載等級快車道為汽-超20，掛-120，慢車道按均布荷載4.
0kn/m2，汽-15考慮，行人路為3.5kn/m2。橋梁抗震設防烈度為八度。
圖1 三元橋跨京順路橋地理位置示意圖
照1 三元橋總體示意圖（最右側為跨京順路）
照2 三元橋跨京順路橋外觀
照3 三元橋跨京順路橋橋面外觀
照4 三元橋跨京順路橋下部結構外觀
三元橋跨京順路橋於2023年建成， 原橋結構形式為邊孔設鉸的三孔v型墩剛架體系。上部結構由九根主梁組成，主梁截面為雙t形（也稱為π型梁），在v型墩區域主梁由雙t形合併為實體的實腹梁截面。下部結構採用v型墩、鋼筋混凝土u型橋台、擴大基礎。
如下圖所示：
圖2 三元橋跨京順路橋平面示意圖（單位：mm）
圖3 三元橋跨京順路橋立面示意圖（單位：mm）
圖4 三元橋跨京順路橋ⅰ-ⅰ主梁橫斷面示意圖（單位：mm）
2023年進行了加固（加固資料不全），2023年進行維修，主要措施為：
主梁採用高強不鏽鋼絞線網加聚合物砂漿加固。
拆除區域性橋面鋪裝並植筋於橋面板，施工防水層，重新上鋪橋面瀝青混凝土鋪裝。
對主梁、橋面板（非拆除重做區域）、橋台部位橫向聯絡及v型墩、橋台等裂縫進行封閉處理，破損處用砂漿修補。
拆除**隔離帶重做防水並恢復重建。
2.現況橋梁技術狀況及病害原因分析
2023年，北京某檢測中心通過實橋檢測表明，該橋目前存在以下病害：
1）橋面系及附屬設施
（1）橋梁系及附屬設施病害情況
三元橋跨京順路橋橋面鋪裝層採用瀝青混凝土，橋面寬度為44.80m。橋面系及附屬設施存在的主要損傷為：
2條伸縮縫阻塞、2條伸縮縫接縫處碎邊；鋪裝層縱向裂縫6條，最大長度l=2.2m；鋪裝層網裂2處，最大面積s=200.0m2；鋪裝層坑槽2處，最大面積s=0.
05m2；鋪裝層區域性破損2處；雨水管鏽蝕2處；路緣石露筋破損4處，具體情況見表1。
表1 橋面系及附屬設施檢查結果
（2）病害原因分析：
三元橋跨京順路橋兩條伸縮縫均已阻塞，接縫處有混凝土碎邊，橋面鋪裝層存在縱向裂縫、網裂、坑槽、路緣石露筋破損等情況。目前，上述損傷對橋梁結構的承載力及使用安全影響不大，但上述伸縮縫的阻塞、橋面鋪裝層的開裂、路緣石露筋破損等會對橋梁結構的耐久性及行車舒適性造成不利影響，應對橋面系存在的損傷採取措施進行處理及日常維護。
2）上部結構
（1）上部結構主要病害情況
三元橋跨京順路橋上部結構主梁為雙t形截面梁，主梁之間橋面板採用現澆混凝土聯接。目前主梁梁底存在縱向開裂、區域性混凝土破損剝落、橋面板(翼緣板)存在橫向開裂滲水等損傷，橋台部位橫向聯絡已封閉裂縫有開裂發展趨勢、豎向及水平裂縫、滲水等損傷。現場檢查主要損傷部分情況見表2。
表2 上部結構檢測結果
上部結構病害示意圖：
病害總體布置圖：
圖5 上部結構病害示意圖（單位mm）
圖6 橋面系及附屬設施病害示意圖（重疊）
注：灰色代表橋面系及附屬設施病害，彩色線條代表橋面板病害
（2）病害原因分析：
1 主梁未加固區域存在梁底縱向裂縫，經檢測分析為非受力裂縫。加固區域外砂漿層開裂空鼓是由於砂漿層的收縮導致，但外抹砂漿層內的鋼絞線聚合物砂漿加固層未見異常。
2 主梁橋跨鉸處開裂滲水嚴重是由橋面防水層破損導致；懸臂板開裂滲水是由於澆築接縫混凝土時冷縫處理不當等因素造成的；橋面板存在橫向裂縫，並伴有滲水（裂縫已貫通橋面板厚度），此類裂縫應屬混凝土收縮等引起的非結構性裂縫，檢測發現部分嚴重滲水區域對應橋面位置鋪裝層存在不同程度的開裂（或網裂）情況，上述裂縫數量較多且已貫通橋面板厚度，對橋面板區域性承載力及結構的耐久性已造成不利影響，應採取措施進行加固處理。
3 橫向聯絡豎向裂縫、水平方向裂縫及斜向裂縫應為混凝土收縮和車輛荷載等（以混凝土收縮為主）多種因素造成的，目前橫向聯絡裂縫的最大長度為1.5m，最大寬度為0.5mm，這些裂縫對橫向聯絡受力造成不利影響，也降低了橋梁結構的整體受力效能，應採取適當措施對橫向聯絡進行加固補強處理。
3）下部結構
（1）下部結構病害情況
全橋墩柱網裂1處；橋台3條豎向裂縫；橋台耳牆開裂2處。
支座：支座存在剪下變形等病害（見表3）。
抗震擋塊：抗震擋塊未發現有明顯可見的結構性損傷。
墩柱：除個別墩柱有區域性開裂外，其它墩柱未發現存在有結構性損傷。墩柱檢測結果見表4。
橋台：對各橋台進行了詳細檢查，橋台的主要損傷為存在豎向裂縫。其檢查結果見表5。
表3 支座檢測結果
表4 墩柱檢測結果
表5橋台檢測結果
（2）病害原因分析：
病害原因可推測為：橋台豎向裂縫主要由混凝土收縮或不均勻沉降引起，會影響橋台結構的耐久性。三元橋跨京順路橋下部結構橋台、墩柱等未發現有由於承載力不足而引起的結構性開裂及損傷，但支座存在老化、剪下變形等，未見有明顯脫空情況。
橋梁下部結構墩柱、橋台區域性開裂破損、橋台豎向裂縫等損傷對橋梁結構的承載力影響不大，但會對下部結構的耐久性造成不利影響。支座老化、剪下變形也會對主梁的受力造成不利影響。
3.原橋材質檢測結果
橋梁自建成運營後，在荷載作用、環境作用等因素的影響下，材料強度及結構的耐久性均受到了不同程度的影響，專項無損檢測的主要目的是為測試混凝土劣化程度及目前結構的耐久性能指標，包括以下內容：混凝土強度、混凝土碳化深度、鋼筋位置及保護層厚度、混凝土構件鋼筋鏽蝕檢測，其檢測結果如下所述：
1）混凝土強度
採用無損回彈法對三元橋跨京順路橋承重構件的混凝土強度進行檢測。根據該橋梁的現場實際條件，對橋梁上部結構主梁、下部結構墩柱的混凝土強度進行了檢測，在構件檢測單元上布置了規範所要求的回彈測區，每個測區記取16個回彈值，回彈讀數精確至1。
（1）主梁（原結構）的混凝土強度推定值約為30.0mpa，滿足原設計圖紙要求。
da 福建省第四屆大學生結構設計競賽
附件 一 競賽題目與內容 1 競賽題目 紙質懸臂結構設計 製作和載入試驗。2 競賽內容 設計懸挑端承受靜荷載的紙質懸臂結構模型，結構形式不限。競賽內容包括 1 結構模型設計 2 結構模型製作 3 作品介紹與答辯 4 結構模型現場載入試驗。二 參賽物件和形式 1 參賽者為我省各有關高等院校選送的代表隊...
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