墩柱病害處治方法研究

黃星瑞

（貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550081）

0 引言

公路橋梁尤其是城市道路橋梁，往往由于空間因素的影響，無法在發(fā)生病害后通過吊起梁片進(jìn)行處治，而往往采用卸載墩柱再處治，導(dǎo)致病害處治風(fēng)險(xiǎn)提高，工程費(fèi)用增加。

由于橋墩病害的多樣性，處治常采用增大截面加固法、碳纖維布加固法等辦法。在實(shí)際工程中，因病害程度各異以及現(xiàn)場復(fù)雜程度的變化，常用加固手段可能難以實(shí)施，部分工程甚至由于費(fèi)用過高或者工程難度太大等原因，不得不拆除全部重建。根據(jù)裝配式梁橋橋墩的高度、重量、跨徑、寬度以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同，實(shí)際工程中很難對(duì)橋墩出現(xiàn)病害后處于什么狀態(tài)進(jìn)行定性分析，埋入土層中的基礎(chǔ)狀態(tài)則更加難以把握，這使得常用加固手段使用時(shí)的可靠性與有效性也有待商榷。

根據(jù)以上分析，為更好處治類似橋墩病害問題，亟需開發(fā)一種安全可行、效果明確、費(fèi)用便宜的處治方法。

1 方法設(shè)想

以目的作為導(dǎo)向，研究一種可對(duì)橋墩以上的橋梁構(gòu)造進(jìn)行支撐的支撐結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)橋墩拆除重建，確保處治的有效性。

筆者從橋梁滿堂支架現(xiàn)澆梁等施工方案中得到靈感，提出可以適當(dāng)簡化支架方案，在安全可靠的前提下進(jìn)行墩柱等下部構(gòu)造的病害處理。

對(duì)此，提出一種可對(duì)橋墩以上的橋梁構(gòu)造進(jìn)行支撐的支撐結(jié)構(gòu)，根據(jù)普遍適用的支架設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，參考相應(yīng)文獻(xiàn)[1-3]，實(shí)現(xiàn)橋墩病害處治。

設(shè)置兩組分別位于橋墩兩側(cè)且沿橫橋向布置的支撐架，支撐架頂部對(duì)應(yīng)每梁片均設(shè)置梁片千斤頂，兩組支撐架間設(shè)有若干沿縱橋向設(shè)置的蓋梁承重梁，蓋梁承重梁頂部設(shè)頂升蓋梁的蓋梁千斤頂。

（1）如圖1 所示，支撐架包括若干沿橫橋向呈兩排設(shè)置的立柱，立柱在縱橋向需一一對(duì)應(yīng)，立柱頂部間設(shè)有分配梁，所有分配梁頂部間設(shè)有沿橫橋向布置的頂升橫梁，梁片千斤頂設(shè)置在頂升橫梁上，兩排立柱間設(shè)有加強(qiáng)件。

圖1 橫斷面示意圖

（2）頂升橫梁頂部沿縱橋向設(shè)若干錨梁，如圖2 所示，錨梁上螺栓連接有豎直向下延伸并穿過頂升橫梁的精軋螺桿，該精軋螺桿另一端螺栓連接在蓋梁承重梁上。

圖2 縱斷面示意圖

（3）每根蓋梁承重梁上設(shè)有兩個(gè)分別位于蓋梁下端兩側(cè)的蓋梁千斤頂。

（4）每根蓋梁承重梁上設(shè)有兩個(gè)分別與蓋梁兩側(cè)接觸的蓋梁限位件。

（5）頂升橫梁上梁片橫坡方向低側(cè)設(shè)有梁體限滑裝置，梁體限滑裝置包括靠梁片豎直設(shè)置的豎直件和傾斜件，豎直件下端固定在頂升橫梁上，傾斜件一端與豎直件頂端相連，另一端連接在頂升橫梁上，所述豎直件與梁片間設(shè)有橡膠墊。

（6）頂升橫梁上錨梁橫坡方向低側(cè)設(shè)有蓋梁橫移千斤頂，蓋梁橫移千斤頂自由端固定在蓋梁限制件上，蓋梁限制件固定在頂升橫梁上。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

以下將參照?qǐng)D3，對(duì)本方法進(jìn)行詳細(xì)描述。

圖3 構(gòu)造示意圖

圖3 所示即為一種可對(duì)橋墩以上的橋梁構(gòu)造進(jìn)行支撐的支撐結(jié)構(gòu)。其中，基礎(chǔ)上設(shè)置兩組分別位于橋墩兩側(cè)且沿橫橋向布置的支撐架，支撐架頂部對(duì)應(yīng)每梁片均設(shè)置梁片千斤頂，兩組支撐架間設(shè)有若干沿縱橋向設(shè)置的蓋梁承重梁，蓋梁承重梁頂部設(shè)有頂升蓋梁的蓋梁千斤頂。

該結(jié)構(gòu)中，梁片千斤頂頂起梁片后，布置U25 工字鋼及不等厚鋼板替代梁片千斤頂使得橋梁的橫坡不變，避免梁片上的構(gòu)造損壞；蓋梁千斤頂頂起蓋梁后由工字鋼替代。

根據(jù)橋梁計(jì)算模型，在考慮沉降3mm 的情況下，將橋梁原設(shè)計(jì)單個(gè)支點(diǎn)替換成兩個(gè)支點(diǎn)，核查負(fù)彎矩區(qū)受力情況，并確認(rèn)支撐架間的布置寬度L。

支撐架包括若干沿橫橋向呈兩排設(shè)置的立柱，兩排立柱在縱橋向一一對(duì)應(yīng)，立柱頂部間設(shè)有分配梁，分配梁采用拼I56 工字鋼，所有分配梁頂部間設(shè)有沿橫橋向布置的頂升橫梁，頂升橫梁采用3 拼I56 工字鋼，梁片千斤頂設(shè)置在頂升橫梁上，兩排立柱間設(shè)有加強(qiáng)件，加強(qiáng)件為平聯(lián)和斜撐組成，其組成形式為常用連接形式。該結(jié)構(gòu)中立柱為鋼管柱，其由多段在高度方向相連接而成，其尺寸為630mm×12mm。

頂升橫梁頂部沿縱橋向設(shè)有若干錨梁，錨梁上螺栓連接有豎直向下延伸并穿過頂升橫梁的精軋螺桿，精軋螺桿另一端螺栓連接在蓋梁承重梁上，連接方便，可調(diào)節(jié)高度。

每根蓋梁承重梁上設(shè)有兩個(gè)分別位于蓋梁下端兩側(cè)的蓋梁千斤頂。

每根蓋梁承重梁上設(shè)有兩個(gè)分別與蓋梁兩側(cè)接觸的蓋梁限位件，避免其朝縱橋向方向滑移。

頂升橫梁上梁片橫坡方向低側(cè)設(shè)有梁體限滑裝置，梁體限滑裝置包括靠梁片豎直設(shè)置的豎直件和傾斜件，豎直件下端固定在頂升橫梁上，傾斜件一端與豎直件頂端相連，另一端連接在頂升橫梁上，豎直件與梁片間設(shè)有橡膠墊，避免梁片朝橫坡低側(cè)滑移。

頂升橫梁上錨梁橫坡方向低側(cè)設(shè)有蓋梁橫移千斤頂，蓋梁橫移千斤頂自由端固定在蓋梁限制件上，蓋梁限制件固定在頂升橫梁上，該部件在橋墩重建好后橋梁復(fù)位時(shí)使用。

3 實(shí)施方法

3.1 修筑基礎(chǔ)

根據(jù)相應(yīng)規(guī)范要求[4-5]，對(duì)場地進(jìn)行平整，采用混凝土澆筑厚2m 的矩形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)長寬根據(jù)相對(duì)立柱距離L 和布設(shè)寬度而定，要求混凝土基礎(chǔ)承載力滿足建模計(jì)算荷載要求。

3.2 搭設(shè)支撐架

在混凝土基礎(chǔ)上布設(shè)雙排立柱，雙排立柱間采用斜撐進(jìn)行連接；頂部布設(shè)縱向工字鋼作為分配梁分配雙排立柱受力，再在頂部布設(shè)頂升橫梁，分配橫向受力。

3.3 蓋梁保留設(shè)置

由于蓋梁尺寸較大，重新澆筑施工空間受限，若沒有損壞，考慮保留蓋梁。

以下為保留蓋梁的措施方法：在支撐架布置n 根精軋螺桿，螺桿上部采用墊板鎖定螺母鎖定，穿過錨梁頂升橫梁上，與下方蓋梁承重梁鎖定。使后期蓋梁自重荷載通過縱向工字鋼分配梁作用到支撐架上。

3.4 頂升裝置設(shè)置

在梁片側(cè)向布置雙拼I25 工字鋼梁體限滑裝置，通過橡膠墊與梁片相接，避免滑移過程造成梁片損壞。在每片梁片底布置I25 工字鋼和鋼板，作為梁體的橫坡調(diào)節(jié)裝置；再在上方布置梁片千斤頂，用以頂升梁片，使下部構(gòu)造與梁片脫離。

3.5 高程調(diào)節(jié)

在梁片頂升后，在梁片底部布置頂升調(diào)節(jié)鋼板，高度為4cm。

3.6 安全監(jiān)控裝置設(shè)置

在上部構(gòu)造落架到支撐架支撐上前，布置監(jiān)控裝置，在整個(gè)施工周期對(duì)支撐架支撐進(jìn)行位移受力監(jiān)控。

3.7 下部構(gòu)造拆除置換

確認(rèn)上部構(gòu)造落架到支撐架上后，對(duì)受損壞墩柱外側(cè)保護(hù)層混凝土進(jìn)行剝離，露出墩柱主筋后，采用繩鋸進(jìn)行切割，保留靠近蓋梁位置80cm 高度墩柱，方便后續(xù)重新澆筑墩柱連接。切割順序由上到下進(jìn)行，根據(jù)施工空間自行控制切割尺寸，反復(fù)進(jìn)行直至完全切割完成。

3.8 墩柱新建

布置墩柱鋼筋籠與上下預(yù)留鋼筋接頭進(jìn)行連接（采用套筒或者焊接），關(guān)閉模板后澆筑混凝土，等待混凝土齡期到位后，拆除模板，新修墩柱完成施工。

4 方法優(yōu)點(diǎn)

（1）有效隔離橋梁病害區(qū)域，使得后續(xù)處治方法直觀可靠。

（2）可有效擴(kuò)大橋墩及下部構(gòu)造病害處治范圍。

（3）減少對(duì)既有交通運(yùn)輸?shù)母蓴_，處治與正常通行可同時(shí)進(jìn)行。

5 結(jié)語

由于橋墩病害的多樣性，常用加固手段會(huì)變得難以實(shí)施，本方案切實(shí)做到成本可控（無需吊梁廢梁），效果顯著（一體化解決墩柱、蓋梁、樁基病害），安全可控，可應(yīng)對(duì)大部分城市橋梁及高速橋梁病害進(jìn)行處治。