混凝土桥墩与钢箱梁墩梁固结方式研究

潘安亮 （合肥市市政设计研究总院有限公司，安徽 合肥 230041）

1 概述

随着城市现代化建设的不断发展，交通压力越来越大，为解决城市拥堵问题，城市快速路的建设进一步加快，城市互通立交桥不断涌现。钢箱梁广泛运用于小半径大跨径的匝道桥，以适应其跨径大、抗扭性能要求高等特性，城市互通立交匝道桥墩一般较高，在结构受力满足要求的情况下，常常采用墩梁固结，以减少桥墩的计算高度以及支座的设置，从而节省造价，但墩梁固结将钢箱梁的倾覆问题转化为构件的承载力能力问题，墩梁固结的构造方式就显得尤为重要，然而上部采用钢箱梁的匝道桥往往桥墩为混凝土墩柱，这就涉及到不同材料的下部结构与上部结构的连接问题，如何使混凝土桥墩与钢箱梁的固结连接构造更加安全可靠、施工方便快捷，是该领域的桥梁工程技术人员亟待解决的问题。

2 墩梁固结方式

2.1 常规墩梁固结方式

目前常采用的墩梁固结方式是在钢箱梁墩顶处开孔，将混凝土桥墩主筋及箍筋伸入钢箱梁的横梁内，再在钢箱梁的横梁内浇筑混凝土形成墩梁固结。该种固结方式如以下具体工程案例，某城市立交匝道一联钢箱梁，跨径布置为（40+48+36）m，钢箱梁采用单箱单室，梁高2.5 m，顶宽9 m，底板宽5 m，固结中墩为2 m直径混凝土圆柱墩，其它桥墩均为矩形花瓶式桥墩。固结中墩墩顶设2 m高范围的钢套管，与钢箱梁底板焊接形成整体，并在钢箱梁墩顶横梁浇筑混凝土。全桥Midas计算模型如图1、图2所示。

图1 全联模型图

图2 墩顶固结横断面图

该种固结方式施工工序较为繁杂，在墩顶段混凝土浇筑前，吊装钢套管至墩顶就位，再吊装钢箱梁与钢套管焊接，伸入钢箱梁横梁的桥墩主筋及箍筋与钢箱梁的加劲肋和横隔板位置存在一定的冲突，部分需要在钢箱梁内穿孔，受空间限制，施工有一定难度，同时钢箱梁与墩顶套筒吊装对孔要求精度较高，对于墩柱高度较高的吊装更改较为困难。由于钢箱梁在底部需开孔，导致底板纵向加劲肋在该处需截断，钢箱截面有所削弱，需要采用相应增加纵向钢靴进行加强。钢箱梁在墩顶范围内混凝土的浇筑施工控制有一定难度。该种固结构造方式虽然存在以上施工工序繁杂等缺点，但相对安全可靠。

图3 墩顶固结纵剖面图

2.2 墩顶设置钢抱箍与钢箱梁焊接的固结方式

该种固结方式为在圆形墩柱顶部增设钢板抱箍，使钢板抱箍与钢箱梁的底板焊接连接，并在钢板抱箍内设置剪力钉，同时增设加劲肋焊接连接钢板抱箍和钢箱梁，通过剪力钉和加劲肋使钢板抱箍和混凝土圆形墩柱结构连接成整体，加劲肋使桥墩与钢箱梁的底板固结更加可靠，整体固结连接构造连接可靠，同时该种固结构造方式无需在钢箱梁底部开孔，墩顶钢抱箍直接和底部焊接，固结方式构造简单，吊装对接精度要求低；墩柱钢筋无需伸入钢箱梁横梁内，施工方便快捷，但墩梁固结处仅采用墩顶抱箍与钢箱梁底板焊接，加劲肋加强，而由于该处承受较大的偏心荷载引起的横向弯矩，该节点受力较为复杂，需实体模型进行局部仿真分析。

2.3 墩顶设置H型钢的固结方式

该种固结方式采用在墩顶范围设置H型钢并伸入钢箱梁横梁内的形式使墩柱与钢箱梁相连接。底部需开孔，墩顶钢箱梁横梁需要浇筑混凝土。墩柱钢筋无需伸入墩顶钢横梁内，施工较为方便。通过H型钢连接相对刚度较大。

图4 墩顶固结横断面图

图5 墩顶固结平剖面图

图6 墩顶固结纵剖面图

图7 墩顶固结平剖面图

3 亟待解决的问题

混凝土桥墩与钢箱梁固结处本身受力较为复杂，应力较为集中，精确计算需要采用实体模型进行局部仿真分析，同时需要对其通过辅以模型荷载试验验证固结方式的可靠性，研究混凝土桥墩与钢箱梁固结处的力学性能。

4 结语

墩梁固结的独柱桥墩由于具有占地空间小、结构轻巧、受力良好等优点，大量运用于城市互通立交桥中，立交匝道又往往采用钢箱梁，所以混凝土墩柱与钢箱梁的固结构造就显得尤为重要，如何设置一种既可靠又施工方便的固结构造方式是此类桥梁需要重点考虑的。本文介绍了三种混凝土墩柱与钢箱梁的固结构造方式，并详细阐述了各方式的优缺点，希望能够为将来此类桥梁设计提供借鉴参考作用。