复线桥加固整治工程设计说明.docx
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1、一项目概况1.1 桥梁概况210复线桥位于大渡口区,上跨西城大道,连接九宫庙和中梁山,毗邻新山村轻轨站。 该桥上部结构跨径组合为等截面16.0+2X24.0+16.0m现浇钢筋混凝土单箱三室连续箱梁, 梁高为1.20m,梁底部宽为10.75m,顶部宽14.5m,翼板宽1.875m,梁体采用40号混凝土。 下部结构为明挖扩大基础,双柱式桥墩及重力式石砌U型桥台。桥面全宽14.5m,桥面横 向布置为:0.25(护栏)+3.0m(人行道)+8.0m(双向2车道)+3.0m(人行道)+0.25 (护栏)=l4.5m。 桥面设2.7%单向纵坡,2%双向横坡。原设计荷载为汽-20级、挂-100、人群-3.
2、5kN/m2: 210复线桥于2001年3月竣工,建设、 设计单位均不详,施工单位为中铁二局机筑处。210复线桥位置图如图1.1。桥梁现场照片 见图1.2图1.3所示;桥梁桥型布置图及横断面图见图1.4图1.5所示。图1.1 210复线桥位置图图1.2桥梁立面照图1.3桥梁平面照图1.4桥梁桥型布置图(单位:cm)2S图1.5桥梁横断面图(单位:cm)1.2 激流穿石雕塑激流穿石雕塑位于大渡口区九宫庙步行街春光购物广场西门处,雕塑由钢材、石材组合 构成,中心为钢质件架,南北两侧分别拼接石材形成石柱,雕塑四角的地面分别嵌有半园形 石块。雕塑高7.5m,石柱直径1.5m。图1.6曝塑地理位置示意图
3、图1.7雕塑立面照(2)荷我组合:将所有荷我进行基本组合、标准组合、准永久组合和频遇组合,对桥梁上部结构的承载能力极限状态和正常使用极限状态进行验算。8.2检算分析在Midas Civil 2021软件中建立上部结构有限元单梁模型,对桥梁原设计进行结构验算。 根据施工顺序进行施工阶段分析,成桥后进行二期恒载、活载、温度等分析。在整个分析过 程中,考虑了混凝土收缩徐变的影响。首先根据桥梁的实际施工过程和施工方案将主梁离散 为有限元模型:然后按照规范的要求进行荷载组合,求得结构在施工阶段和运营阶段时的应 力、内力和位移:最后按规范中所规定的各项容许指标验算主梁是否满足要求,因该桥第一、 第二跖和第
4、三、第四跨为对称结构,数据整理仅取对称结构一半进行。然后再根据定期检测报告(编号BG-2020-QLJ-031)和专项检测报告,采用基于城市 桥梁检测与评定技术规程(CJJ/T233-2015)的进行结构检算。检算符合下列要求:amfad)式中:Yo结构重要性系数;S承载能力极限状态卜作用组合的效应设计值:R (*)一结构抗力函数:够一材料性能的实测值,抗力计算时,应除以相应的材料性能分项系数后采用:am结构或结构构件几何参数的实测值;fad损伤、钢筋锈蚀、约束条件变异等对结构或构件所产生的不利影响附加值。根据规范城市桥梁检测与评定技术规程(CJJ/T 233-2015) 5.1.7条对已发生
5、钢筋锈 蚀的钢筋混凝土构件承载能力评定时,应计人钢筋锈蚀导致的钢筋截面减少和粘结力退化的 综合影响,对钢筋截面进行折减。宜根据城市桥梁检测与评定技术规程第464条进行 钢筋缺损程度评定,并应按下表确定锈蚀钢筋的截面折减系数。缺损程度评定截面折减系数&完好0.98 s 1.00轻微0.95 V6 0.98中等0.90 fs 0.95严重0.80 & 0.90危险& 0.80根据2020年度结构设施定期检测210复线桥(报告编号:BG-2020-QLJ-0316结论及规范城市桥梁检测与评定技术规程(CJJ/T 233-2015) 4.6.4条及条文说明第5.1.4条, 检测报告中显示该桥存在钢筋锈
6、蚀引起混凝土发生离层,故此处短取0.95。该桥上部结构为钢筋混凝土构件,根据加固前后应基于公路钢筋混凝土及预应力混凝 土桥涵设计规范进行结构检算,检算内容见下表8.1。表8.1结构检算内容8.3原结构检算态分类验算阶段持久状况承就能力极限状态下持久状况承正常使用极限状态下原结构正截面抗弯验算裂缝宽度验算斜截面抗剪验算变形(挠度验算加固后正截面抗弯验算裂缝宽度验算变形(挠度验算斜截面抗剪脸并应力验第8.3.1承载力检算1)正截面抗弯承载力验算按照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG3362-2O18) 5.2.5条规定, 截面承载能力应满足:九% % =一 $ + (4一一等1经计算
7、,现状F梁体正截面抗弯承载力结果见表8.2。表8.2承载能力极限状态正截面抗弯验算控制截面强度Mm (kN-m)荷载效应YqM (kN-m)Mud/YoMd是否满足第一跨跨中19219.76711521.5431.668满足第一跨与第二跨墩顶-34225.641-21000.4191.630满足第二跨跨中19219.76719686.8430.976不满足第二跨与第三跨墩顶-34225.641-25785.58()1.327满足由上数据分析可知,根据规范城市桥梁检测与评定技术规程(CJJ/T 233-2015)结构检算原结构抗弯承载力,其中边跨及墩顶控制截面的抗弯承载力满足规范要求,但中跨跨
8、中控制截面的极限抗弯承载力安全系数仅为0.976,不满足规范要求。图8.4全桥弯矩包络图及抗力图(2)斜截面抗剪承载力验算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG 3362-2018) 4.2.6的规定, 计算受弯构件斜截面抗剪承载力时,靠近边支点梁段选择距支座中心h/2处截面,靠近中间 支点梁段选择支点横隔梁边缘处截面进行验算。按照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG 3362-2018) 4.2,7条截面承 载能力应满足:九%W匕=的必x 045 x 10% 历赤诉石7,经计算,现状下抗剪承载力验算结果见表8.3。表8.3承载能力极限状态主截面抗剪验算由上分析可知,
9、无论是边跨还是中跨控制截面抗剪承载力均满足规范要求。控制截面强度几& (kN)荷载效应Yo%(kN)Vud/Y0Va是否满足第一跨(桥台支点附近-7223.683-3960.8961.824满足第一跨(桥墩支点附近)21220.0305765.1043.681满足第二跨(1#墩支点附近)-21220.030-6422.3193.304满足第二跨(2#墩支点附近)21220.0306789.6063.125满足图8.5全桥网力包络图及抗力图(3)正常使用阶段裂缝宽度验算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG 3362-2018) 6.4.3条规定进行计算。最大裂缝宽度取跨中截面进行
10、验算,截面裂缝宽度应满足:6d 6/表8.4箱梁裂缝宽度验算结果控制截面裂缝宽度计算值打(mm)裂缝限值6, (mm)结论6d (mm)结论fdt sZ第一跨(计算最大挠度, 计入挠度熠长系数)3.12126.667满足要求第二跨(计算最大挠度, 计入挠度增长系数)15.43440.000满足要求验算结果表明,现状下挠度验算满足规范要求。M30Cl yQBMOOMC*一,一- - _18-3.41* *C0CM一 4由ewML*MWM图8.7全桥挠度验算值(5)计算结论通过以上分析可知,上部结构抗剪承载力及正常使用阶段裂缝宽度、挠度验算均满足规 范要求,但是桥梁出现了不同程度的病害,尤其是第二
11、跨及第三跨病害较为严重,削弱了结 构的承载能力,其第二跨和第三跨抗弯承载力不满足规范要求,且本次设计考虑桥梁路面改 造成沥青混凝土路面,综合考虑建议对该桥采用预应力碳纤维板主动加固,提高梁体承载力 能力安全储备,改善结构应力,减小裂缝宽度,抑制病害发展。8.4 加固后检算8.4.1 承载力检算(1)正截面抗弯承载力验算因增加预应力碳纤维板,加固后的两跨按照B类预应力混凝土构件计算。按照公路 钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG3362 -2018 )525条,截面承载能力应满足:/。此W此=以依-今+-%)/%-争经计算,现状下梁体正截面抗弯承载力结果见表&6。表8.6承载能力极限状态
12、正微面抗弯验算由上分析可知,加固后的桥梁无论边跨还是中跨控制截面的抗弯承载力均满足规范要求,相较了加固前,中跨跨中控制截面抗弯承载力安全系数为1.157,满足规范要求。控制截面强度Mud (kN-m)荷载效应YoM” (kNin)Mud/YoMu是否满足第一跨跨中19219.76712498.9041.538满足第一跨与第二跨墩顶-36715.449-19440.5701.889满足第二跨跨中27973.26524252.4241.153满足第二跨与第三跨墩顶-36715.449-20141.8061.823满足图8.8加固后全桥弯矩包络图及抗力图(2)斜截而抗剪承载力验算根据公路钢筋混凝土及
13、预应力混凝土桥涵设计规范(JTG 3362-2018 ) 426的规定, 计第受弯构件斜截面抗剪承载力时,靠近边支点梁段选择距支座中心h/2处截面,靠近中间 支点梁段选择支点横隔梁边缘处截面进行验算。按照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG 3362-2018)427条的规定, 截面承载能力应满足:7M =卬咏 x 0.45 x 104 J(2 + 0.6P)至7。/,经计算,现状下抗剪承载力验算结果见表8.7。表8.7承载能力极限状态主截面抗剪验算控制截面强度匕d (kN)荷载效应Yo% (kN)Vua/YoVa是否满足第一跨(桥台支点附近)-7223.694-3763.3701
14、.919满足第一跨(桥墩支点附近)22500.0985830.7383.859满足第二跨(1#墩支点附近)-22500.098-6589.1093.415满足第二跨(2#墩支点附近)22500.0986713.2293.352满足由上分析可知,无论是边跨还是中跨控制截面抗剪承载力均满足规范要求。图8.9加固后全桥剪力包络图及抗力图(3)正常使用阶段裂缝宽度验算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG 3362-2018) 6.4.3条规定进 行计算。最大裂缝宽度取跨中截面进行验算,截面裂缝宽度应满足:表8.8箱梁裂缝宽度验算结果图8.10加固后全桥裂缝宽度验算值控制截面裂缝宽度计算
15、值a(mm)裂缝限值心(mm)结论2 N第一跨(计算最大裂缝宽度)0.0950.200满足要求第二跨(计算最大裂缝宽度)0.1060.2(X)满足要求由上数据分析可知,中跨经预应力碳纤维板加固后,其跨中截面理论计算最大裂缝宽度 0.104,满足规范要求,加固效果明显。(4)正常使用阶段挠度验算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG 3362-2018) 6.5.2条规定进 行计算,挠度增长系数取1.6。最大挠度取跨中截面作为控制截面进行验算,截面最大挠度 应满足:fdl Z2f,表8.9箱梁挠度验算结果控制截面变形计算值(mm)变位限值 ft (tnin)结论 fii W 力第一
16、跨(计算最大挠度, 计入挠度增长系数)4.74726.667满足要求第二跨(计算最大挠度, 计入挠度增长系数)14.15440.000满足要求验算结果表明,现状卜.挠度验算满足规范要求。图8.11加固后全桥挠度验兑值(5)持久状况应力验算为保证预应力施加对梁体的影响,应对梁体上缘混凝土进行应力验算。验算结果见下表(正为压,负为拉)。表8.10梁体上缘混凝土压应力验算结果控制截面上缘压应力应力计算值为 (MPa)应力限值 (MPa)结论 % 6第一跨跨中7.43513.4满足耍求第二跨跨中9.69813.4满足要求由上数据分析可知,加固后正常使用阶段梁体跨中截面上缘应力均为压应力,满足规范要求。
17、图8.11梁体上缘应力险算图梁体下缘应力验算结果见下表。表8.11梁体下缘混凝土应力验算结果由上数据分析可知,加固后正常使用阶段梁体墩顶下缘锚固区附近下缘应力均为压应力,满足规范要求。控制截面下缘拉应力应力计算值 (MPa)应力限值 仇(MPa)结论“ lOmm,配筋轴距al50mm;若0W 10mm,av 100mm;3)有边缘纵筋加密集箍筋(aWlOOmm);4)长期温度24 C,短期温度40 C:5)用锤击钻头钻的,干燥钻孔。(2)外荷我主要是静设计荷载。(3)安装方式锚板直接装在锚基上(无基距安装),锚栓和锚板间无空隙。(4)锚板E=210000N/mm2, fy=235N/mm2,
18、ys=1.35 fyd= fy/ys0 钢板假设为刚性锚板,锚板尺 寸为 240x480mm o(5)所选锚栓锚栓规格为MI6xl90mm,材质为镀锌钢材,有效锚固深度hd= 125 mm,钻孔尺寸为 xhl = 18.0 x 130 mme荷载组合,静设计荷载::kN, kNm。单项计算序号NzVxvyMzMxMy利用率最不利荷载852锚栓截面内力110.00.0200.01.06.00.090.7%锚栓截面内力kN详见下表:锚栓号拉力剪力x-剪力分量y-剪力分量10.00024.6580.78324.64620.00025.3660.78325.35431.57724.647().2612
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