淺析橋梁獨(dú)立墩抗傾覆加固施工技術(shù)

田守正

摘? ? 要：隨著交通的迅速增加，車輛的負(fù)荷也在增加受車輛局部負(fù)荷的影響，對單樁橋?qū)γ娴姆€(wěn)定性非常不利。目前，中國道路標(biāo)準(zhǔn)中沒有關(guān)于橫向橋梁穩(wěn)定的相關(guān)規(guī)定，國家對這一問題的研究還處于初期階段，沒有相應(yīng)的加強(qiáng)措施。以北京朝陽區(qū)的五座防傾斜橋梁施工為例，分析了單樁橋墩抗傾斜施工技術(shù)、技術(shù)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)，以便參考同類工程。

關(guān)鍵詞：橋梁;獨(dú)立墩;加固;施工技術(shù)

1? 前言

單根支柱支撐的橋梁工程存在很大的安全風(fēng)險，如何利用建筑技術(shù)來加強(qiáng)這些能力已經(jīng)成為了現(xiàn)代建筑行業(yè)的關(guān)鍵話題。近年來，我國公布單墩橋梁倒塌事故15起左右，初始設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不再滿足重型運(yùn)輸?shù)囊?，為了滿足社會發(fā)展的需要，必須單墩橋梁采用加固技術(shù)對其進(jìn)行鞏固。

2? 工程概況

以北京朝陽區(qū)四惠大橋抗傾覆加固工程為案例，該工程涉及整座橋梁的5個匝道。根據(jù)實(shí)際調(diào)查計(jì)算，雖然單墩柱橋上、下部結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能能夠滿足橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，但由于橋墩的橫向支撐體系為單支撐，在偏心荷載作用下，其橫向抗傾覆能力較差。由于該橋結(jié)構(gòu)的蓋層不穩(wěn)定，導(dǎo)致該橋整體抗傾覆穩(wěn)定安全儲備不足。超載車輛通過時，存在橋梁整體傾覆和墩柱損壞的隱患。因此，在目前情況下，對匝道橋墩柱進(jìn)行加固是十分必要的。

3? 建立橋梁抗傾覆計(jì)算模型

采用空間結(jié)構(gòu)有限元法組建橋梁抗傾覆的計(jì)算模型，沿橋向軸，橫向Y軸，縱向Z軸。采用單梁法對主梁進(jìn)行模擬，在基礎(chǔ)底部嵌入原橋樁基，采用梁單元模擬墩柱，通過考慮三個方向模擬中間墩和邊墩支座的剛度，斜拉橋偏心荷載作用。

4? 獨(dú)墩柱抗傾覆加固法

根據(jù)四惠橋5座匝道橋計(jì)算結(jié)果的數(shù)據(jù)，對不滿足抗傾覆安全系數(shù)要求的單墩柱橋進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查分析，了解不同墩柱的具體情況，對抗傾覆進(jìn)行加固時可以采用這兩種方法，主要有增大獨(dú)墩柱截面體積與增設(shè)獨(dú)墩柱蓋梁兩種。

4.1? 獨(dú)墩柱增設(shè)蓋梁

獨(dú)墩柱增設(shè)的蓋梁尺寸為長1.25m，寬1m，單側(cè)高1.6m。采用C40自流平無收縮混凝土填充新型蓋梁復(fù)合鋼板外部。

4.1.1? 工藝流程

蓋梁新底側(cè)板（跨橋方向）→設(shè)置張拉錨固區(qū)模板→安裝調(diào)高支架→澆筑蓋梁混凝土→安裝精軋螺紋鋼筋→張拉蓋梁尾部鋼板（沿橋梁方向）→澆筑錨碇區(qū)混凝土。

4.1.2? 關(guān)鍵施工工序

（1）鉆成精軋螺紋鋼筋通道，預(yù)埋埋鋼管。用水鉆在原墩柱之上鉆預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼筋孔。每根新帽梁需鉆直徑63m、長度1.5m、直徑57mm、厚度3.5mm、長度1.6m兩個孔，兩端外露部分對稱布置。

（2）安裝新墩頂外鋼板與蓋梁鋼板焊接。外購鋼板在鋼結(jié)構(gòu)廠定做，運(yùn)至現(xiàn)場之后用滑輪鏈安裝。鋼板安裝之前，將現(xiàn)狀墩柱表面鑿毛，刷改性環(huán)氧樹脂粘鋼，做M16錨栓安裝孔。之外鋼板安裝完畢之后，用M16錨栓固定既有墩柱。錨桿布置在墩柱四周，橫向間距30cm，縱向間距50cm。安裝地腳螺栓螺釘后，必須清理地腳螺栓孔，并預(yù)注螺栓錨固膠。

（3）混凝土蓋梁。新建蓋梁鋼板外部采用C40自流平無收縮混凝土填充，由泵車泵送，從蓋梁頂部鋼板預(yù)留孔灌注。施工之中采用附著式振動器進(jìn)行振搗。同時在鋼板內(nèi)側(cè)設(shè)置工字鋼穩(wěn)定支架，防止鋼板外凸變形。

（4）安裝并拉緊成品軋制鋼筋。為了降低蓋梁與墩柱鋼板焊接時的焊接應(yīng)力，提高蓋梁的承載力，在蓋梁內(nèi)設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼筋。預(yù)應(yīng)力鋼筋為032m精軋螺紋鋼筋，長度5m，兩端張拉。理論伸長為11.7mm。支護(hù)錨固采用jlm-32，預(yù)應(yīng)力鋼筋采用5.5cm金屬波紋管。

待澆筑的墩柱、蓋梁混凝土達(dá)到強(qiáng)度的90%并達(dá)到7天之后，兩端張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，張拉完畢之后，及時采用真空注漿封錨。

4.2? 增大獨(dú)墩截面積

4.2.1? 工藝流程

施工準(zhǔn)備t支架搭設(shè)t拆除狀態(tài)，墩柱鋼板→墩柱表面清理、鑿毛和鉆孔→承臺開挖→承臺頂面鉆孔并植筋→墩柱植筋T鋼筋綁扎→涂刷新舊混凝土界面膠T墩柱鋼板安裝→加固T安裝調(diào)高支座T澆筑墩柱混凝土→墩底混凝土包封→T外包涂鋼板防腐涂料。

4.2.2? 施工關(guān)鍵技術(shù)

（1）承臺、墩柱表面加固。支排架清理、鑿毛、鉆孔之后，先在承臺頂面畫出墩柱輪廓線，并在原墩柱四周標(biāo)出待插筋位置。鉆孔后，用鋼筋檢測儀掃描結(jié)構(gòu)之中鋼筋的分布情況。鉆孔時應(yīng)微調(diào)鋼筋位置，避免原主筋在墩柱之內(nèi)。

承臺鉆孔：之后墩柱增加部分之外鋼箍采用M24錨栓，共4孔，分別位于后墩柱增加部分周圍中點(diǎn)，孔徑2.6cm，深度26cm。增加墩柱預(yù)埋縱向主筋采用032mm鋼筋，沿增加墩柱之外輪廓每隔140mm設(shè)一孔，共66孔，孔徑3.4cm，孔深32cm。

（2）墩柱鉆孔：墩柱橫向主筋采用012mm鋼筋。每周設(shè)置原墩柱10根，縱向間距500mm，共50孔，孔徑1.4cm，植筋主要注意事項(xiàng)：用專用清洗刷和氣泵對已鉆孔的鋼筋孔進(jìn)行清洗、除塵;預(yù)注植筋膠（后三遍不使用），確認(rèn)無問題之后用注膠槍注射;植筋膠注射之后立即植筋;進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，合格之后進(jìn)行整體施工測試。

（3）墩柱鋼板及混凝土施工。墩柱內(nèi)側(cè)鋼板在工廠加工，運(yùn)至現(xiàn)場組裝。采用M24錨桿與承臺混凝土錨固。澆筑后應(yīng)進(jìn)行加固，保證混凝土施工過程之中不變形?；炷敛捎肅45自流平無收縮混凝土?；炷翝仓┕ず?，在墩柱鑿毛面之上均勻涂抹界面劑。在進(jìn)行澆筑的過程中，墩柱采用吸收式振搗器振搗，保證混凝土、鋼梁與鋼板的緊密連接，保證混凝土澆筑質(zhì)量?；炷翝仓嬉孕露罩撞夸摪鍙幕炷撩嬉绯鰹闇?zhǔn)。

（4）安裝高度調(diào)整支座。在每根單墩柱頂部增加兩個高度調(diào)整支座，保證原梁體穩(wěn)定。在梁底鉆孔，將支架之上套就位，用高強(qiáng)度植筋粘貼。支撐套鉆孔位置準(zhǔn)確，保證孔的垂直度和間距。注膠密實(shí)，保證支架安裝方向正確，支架凸起的扁鋼板平整度符合規(guī)范要求;加大墩柱頂部鋼板的放線定位，放置支架下套管將預(yù)先設(shè)置好的孔放在鋼板之上，蓋好支架鋼筋板，將螺栓放在支架之下，在支架之下設(shè)置鋼筋網(wǎng);支架之上之下套筒螺栓半緊，之下套筒螺栓與鋼板焊接固定在增加的墩上柱;混凝土澆筑完畢之后，擰緊支架之上之下套筒螺栓，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%之后，將支架解鎖;將支架升高。

5? 加固前后荷載驗(yàn)算對比

加固完成之后，對每座匝道橋分別進(jìn)行驗(yàn)算，按標(biāo)準(zhǔn)荷載驗(yàn)算，并對特殊結(jié)構(gòu)的傾覆安全性進(jìn)行驗(yàn)算以確定橋梁的傾覆安全。在加固獨(dú)墩柱之前，先計(jì)算獨(dú)墩柱在自定義偏心荷載作用之下的偏心承載力。另外，在計(jì)算剛架拱橋荷載橫向分布時，工程技術(shù)人員和檢測人員通常排除塑性鉸現(xiàn)象。這主要是由于采用彈性支承連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算時，過高估計(jì)了橋面的連續(xù)性。排除塑料鉸鏈的目的是彌補(bǔ)這一缺陷。在該方法之中，有限元模型考慮了整體效應(yīng)，最終計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況相吻合。

6? 增設(shè)柔性警示柱

一般在橋面白線內(nèi)側(cè)增設(shè)柔性警示柱，可以有效減弱汽車偏載作用，避免由于汽車偏載嚴(yán)重所致的橋梁支座脫空。

7? 結(jié)語

目前我國獨(dú)墩橋梁雖然能滿足規(guī)范車輛荷載作用下的抗傾覆要求，但當(dāng)車輛超載嚴(yán)重時，依舊存在安全隱患。在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，考慮箱梁結(jié)構(gòu)的抗剪強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度和抗裂性能，由于墩頂墩梁固結(jié)單柱墩的橫向彎矩較大，所以對橋梁抗傾覆性能的研究較少，導(dǎo)致主梁橫向傾覆出現(xiàn)較大安全風(fēng)險。考慮到上述因素，本文結(jié)合實(shí)際情況對該橋的抗傾覆能力進(jìn)行了分析，并制定了具體的處理方案，具有一定的參考價值。

參考文獻(xiàn)：

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