江肇高速公路橋梁獨(dú)柱墩加固設(shè)計(jì)與施工

許志凌

摘 要：本文以江肇高速公路為例，分析了高速公路橋梁在建設(shè)中存在的一些問題及設(shè)計(jì)隱患，在此基礎(chǔ)上，提出了高速公路橋梁獨(dú)柱墩加固設(shè)計(jì)與施工方案，旨在為高速公路橋梁建設(shè)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高速公路 獨(dú)柱墩 加固設(shè)計(jì) 施工技術(shù)

1.工程概況

廣東江肇高速公路是國家高速公路網(wǎng)珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)外環(huán)高速公路中的重要的一段，主線全長107.7km，設(shè)計(jì)速度為100公里/小時(shí)，雙向六車道。由于橋面行車超重導(dǎo)致產(chǎn)生的力矩過大，獨(dú)柱墩設(shè)橋梁的抗傾覆能力變?nèi)?，橋梁結(jié)構(gòu)部件受力不均勻而造成橋梁偏載，支座脫空，進(jìn)而造成橋梁整體平衡性失調(diào)而傾覆。因此，需對(duì)高速公路橋梁獨(dú)柱墩進(jìn)行加固處理。加固處理方案包括：端橫梁設(shè)拉桿、橋墩加蓋梁改多支承以及端橫梁拉大支座間距等。

2.公路橋梁獨(dú)柱墩加固設(shè)計(jì)與施工

2.1橋梁獨(dú)柱墩抗傾覆驗(yàn)算

2.1.1主要驗(yàn)算依據(jù)

（1）南粵交通投資建設(shè)有限公司《獨(dú)柱墩連續(xù)箱梁橋橫向抗傾覆安全性評(píng)估驗(yàn)算專題會(huì)議紀(jì)要》（[2015]80號(hào)）及其附件《獨(dú)柱墩橋梁橫向抗傾覆安全性評(píng)估驗(yàn)算指導(dǎo)細(xì)則》

（2）廣東省交通運(yùn)輸廳關(guān)于印發(fā)廣東省公路獨(dú)柱墩橋梁設(shè)計(jì)與整治工程指導(dǎo)意見的通知（粵交基[2015]1049號(hào)）及其附件《廣東省公路獨(dú)柱墩橋梁設(shè)計(jì)與整治工程指導(dǎo)意見》

2.1.2 獨(dú)柱墩抗傾覆驗(yàn)算規(guī)定及條款

（1）橋梁結(jié)構(gòu)在持久狀況下，將不會(huì)改變結(jié)構(gòu)體系，其橫橋向抗傾覆性能驗(yàn)算規(guī)定如下：

a.支座在荷載作用下應(yīng)處于受壓狀態(tài)。

b.連續(xù)梁橋在標(biāo)準(zhǔn)值組合下，其箱梁作用效應(yīng)需要滿足以下要求：

在上式中：kqf——抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)，其值一般取2.5；當(dāng)橋梁獨(dú)柱墩路段發(fā)生超載，其值需適當(dāng)提高；

Sbk，i ——使上部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的效應(yīng)設(shè)計(jì)值；

Ssk，i——使上部結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的效應(yīng)設(shè)計(jì)值；

li——第i個(gè)橋梁獨(dú)柱墩處失效支座與有效支座的支座中心間距，在傾覆失穩(wěn)極限狀態(tài)，各橋梁獨(dú)柱墩僅存在一個(gè)有效支座；

RGki——第i 個(gè)橋梁獨(dú)柱墩處失效支座的永久作用支反力，按全部支座有效的支承體系計(jì)算；

RQki——第i 個(gè)橋梁獨(dú)柱墩處失效支座的可變作用支反力，應(yīng)按照支座支承體系計(jì)算汽車荷載效應(yīng)，再按照各失效支座對(duì)應(yīng)的最不利布置形式取值。

（2）連續(xù)梁橋在標(biāo)準(zhǔn)值組合下，汽車荷載效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)為3.4 時(shí)，獨(dú)柱中墩支座轉(zhuǎn)角不得大于0.02rad；

其它說明：

①上述驗(yàn)算汽車荷載考慮沖擊系數(shù)。

②在基本組合和汽車荷載效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)為3.4，活載及橫向分布系數(shù)均按照《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01-2014）取值。

2.2橋墩加蓋梁改多支承方案

2.2.1設(shè)計(jì)要點(diǎn)

經(jīng)驗(yàn)算獨(dú)柱中間墩橋墩和樁基強(qiáng)度能滿足加固前提下，中墩可采用單支座改為橫向多支承體系。為了加強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗扭轉(zhuǎn)變形能力，滿足抗傾覆要求，應(yīng)采用增設(shè)墩頂蓋梁的方式。本方案一般適用于箱梁寬度較小的情況。

根據(jù)建設(shè)條件和主要材料，可分為以下兩種方案：

（1）普通鋼筋混凝土蓋梁方案。在墩頂重新增設(shè)混凝土蓋梁，并對(duì)植筋和界面進(jìn)行處理，以確?；炷辽w梁與原墩柱相互連接。

（2）預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁方案。此方案是在普通鋼筋混凝土蓋梁上，結(jié)合受力需要設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼束。

2.2.2施工要點(diǎn)

①橋墩搭設(shè)施工平臺(tái)及支架，按圖紙要求進(jìn)行橋墩植筋。

②布設(shè)和澆注蓋梁、墊石鋼筋。對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁，應(yīng)布置預(yù)應(yīng)力鋼絞線，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度以后，方可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。

③限制交通。在支座墊石澆筑，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行澆筑，并安裝新增支座，通過梁底植入的方式對(duì)鋼板錨栓進(jìn)行調(diào)整，使梁底鋼板與支座緊密貼在一起，在箱梁底和梁底鋼板之間灌注環(huán)氧砂漿。在整個(gè)安裝過程中，要確保原支座的受力狀態(tài)不會(huì)改變。同時(shí)，在橡膠支座四周安裝限位措施。

④蓋梁和支座安裝完畢后，應(yīng)定期對(duì)加固后蓋梁和支座進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和監(jiān)測(cè)。

2.3端橫梁拉大支座間距方案

2.3.1設(shè)計(jì)要點(diǎn)

將過渡墩和橋臺(tái)位置處的多支承的間距拉大，可使端支座在基本組合下（單車道偏載，汽車荷載分項(xiàng)系數(shù)為3.4時(shí)）不出現(xiàn)負(fù)反力，即支座不出現(xiàn)脫空。

（1）過渡墩處增設(shè)蓋梁加固設(shè)計(jì)方案

①在原有墩身上植筋新建蓋梁，蓋梁高度根據(jù)計(jì)算確定，需在橋墩頂一定范圍側(cè)面相應(yīng)位置進(jìn)行鑿毛、刻槽和植筋。

②結(jié)合空間及受力需要，新建蓋梁采用預(yù)應(yīng)力砼蓋梁或鋼筋砼蓋梁。

③立模澆筑新增蓋梁、墊石混凝土，對(duì)預(yù)應(yīng)力蓋梁待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后張拉蓋梁預(yù)應(yīng)力（二次張拉工藝）。

④安裝新增支座。

⑤先在端橫梁的側(cè)面相應(yīng)位置進(jìn)行鑿毛和植筋，綁扎端橫梁加長段鋼筋，立模澆筑端橫梁加長段及梁底調(diào)平塊。澆筑砼時(shí)，宜選擇在夜間車流量較小時(shí)澆筑。

（2）橋臺(tái)處拉開支座加固設(shè)計(jì)方案

①先在端橫梁的側(cè)面相應(yīng)位置進(jìn)行鑿毛和植筋，以備下一步加長端橫梁。

②增大橋臺(tái)蓋梁截面，在相應(yīng)交界面上進(jìn)行鑿毛、植筋。

③清除橋臺(tái)位置處原防撞擋塊，增設(shè)新的支座墊石、擋塊植筋。

④綁扎新增蓋梁鋼筋，立模澆筑新增蓋梁截面、新防撞擋塊和新支座墊石。宜選擇在夜間車流量較小時(shí)澆筑。

⑤安裝新增支座。

⑥綁扎端橫梁加長段鋼筋，立模澆筑端橫梁加長段砼及梁底調(diào)平塊。澆筑砼時(shí)，宜選擇在夜間車流量較小時(shí)澆筑。endprint

2.3.2施工要點(diǎn)

（1）新增蓋梁施工

①鑿毛：對(duì)墩身頂部相應(yīng)結(jié)合面進(jìn)行鑿毛，表面要求平整，局部要粗糙，且鑿至堅(jiān)實(shí)層，露出骨料。施工時(shí)不能使用大型機(jī)械，以免原有橋梁結(jié)構(gòu)損害。

②植筋：按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行植筋。植筋前應(yīng)先探明原橋墩墩柱鋼筋位置，核對(duì)標(biāo)記植筋部位，若與墩柱鋼筋相沖突，可在原植筋位置旁稍做調(diào)整，但現(xiàn)場(chǎng)不得隨意調(diào)整植筋孔位置。植筋施工具體要求見后述植筋工藝說明。

③綁扎鋼筋：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，將新增蓋梁鋼筋進(jìn)行綁扎，形成鋼筋籠。蓋梁主筋須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求布置，架立筋和面層鋼筋如與預(yù)應(yīng)力鋼束、錨筋相沖突時(shí)，可適當(dāng)微挪鋼筋架立筋和面層鋼筋。

④預(yù)應(yīng)力鋼筋波紋管預(yù)埋。在預(yù)應(yīng)力鋼筋選用時(shí)，應(yīng)選用直徑為15.2mm的鋼筋，鋼絞線選用抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=1860MPa的鋼絞線。

⑤預(yù)應(yīng)力張拉：在鋼束張拉時(shí)，應(yīng)采用張拉預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)進(jìn)行張拉，張拉端和錨固端應(yīng)選用合適的張拉錨具。同時(shí)，在蓋梁澆注以后，要確保砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的90%左右，且齡期應(yīng)大于7天。在鋼束張拉中，應(yīng)采用單端張拉方式，并以張拉力控制為主。一般情況下，張拉應(yīng)力控制在1302MPa。在預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉時(shí)，應(yīng)采用對(duì)稱交錯(cuò)方式進(jìn)行張位。

⑥預(yù)應(yīng)力鋼鉸線張拉完畢，嚴(yán)格禁止撞擊錨頭，鋼筋多余的長度應(yīng)用切割機(jī)切割。張拉灌漿后應(yīng)及時(shí)恢復(fù)槽口鋼筋并封錨。

⑦蓋梁砼澆筑完成后， 注意灑水養(yǎng)生， 以減少表面溫度裂縫的發(fā)生。

（2）橋臺(tái)蓋梁加固

①拆除原有橋臺(tái)擋塊：為了新建端支座，必須鑿除原有橋臺(tái)臺(tái)帽上防撞擋塊。鑿除過程中，應(yīng)避免震動(dòng)過大對(duì)原橋臺(tái)蓋梁造成損傷。

②對(duì)橋臺(tái)臺(tái)后填料為中粗砂、石粉、石屑的橋臺(tái)，先對(duì)橋臺(tái)臺(tái)帽底1.5m高度范圍，采用袖閥管注漿固化處理（對(duì)橋臺(tái)臺(tái)后填料為粗粒土、砂性土的可不進(jìn)行注漿處理），然后再從橋臺(tái)臺(tái)帽底進(jìn)行開挖，邊開挖邊進(jìn)行噴射混凝土進(jìn)行防護(hù)，開挖高度約1.5m，露出部分臺(tái)帽底。

其鑿毛、植筋、綁扎鋼筋、混凝土澆筑工藝、預(yù)應(yīng)力張拉等施工同以上新增蓋梁施工。

3.結(jié)語

綜上所述，本文以江肇高速公路橋梁為例，分析了高速公路獨(dú)柱墩橋梁在應(yīng)用中存在的問題和隱患，并提出了以建設(shè)過程中加固設(shè)計(jì)與施工方法。通過對(duì)獨(dú)柱墩橋梁加固改造方案的研究，旨在為未來的橋梁建設(shè)提供依據(jù)。

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