江肇高速公路桥梁独柱墩加固设计与施工

2017-09-08许志凌

珠江水运 2017年14期

许志凌

摘要：本文以江肇高速公路为例，分析了高速公路桥梁在建设中存在的一些问题及设计隐患，在此基礎上，提出了高速公路桥梁独柱墩加固设计与施工方案，旨在为高速公路桥梁建设提供依据。

关键词：高速公路独柱墩加固设计施工技术

1.工程概况

广东江肇高速公路是国家高速公路网珠江三角洲经济区外环高速公路中的重要的一段，主线全长107.7km，设计速度为100公里/小时，双向六车道。由于桥面行车超重导致产生的力矩过大，独柱墩设桥梁的抗倾覆能力变弱，桥梁结构部件受力不均匀而造成桥梁偏载，支座脱空，进而造成桥梁整体平衡性失调而倾覆。因此，需对高速公路桥梁独柱墩进行加固处理。加固处理方案包括：端横梁设拉杆、桥墩加盖梁改多支承以及端横梁拉大支座间距等。

2.公路桥梁独柱墩加固设计与施工

2.1桥梁独柱墩抗倾覆验算

2.1.1主要验算依据

（1）南粤交通投资建设有限公司《独柱墩连续箱梁桥横向抗倾覆安全性评估验算专题会议纪要》（[2015]80号）及其附件《独柱墩桥梁横向抗倾覆安全性评估验算指导细则》

（2）广东省交通运输厅关于印发广东省公路独柱墩桥梁设计与整治工程指导意见的通知（粤交基[2015]1049号）及其附件《广东省公路独柱墩桥梁设计与整治工程指导意见》

2.1.2 独柱墩抗倾覆验算规定及条款

（1）桥梁结构在持久状况下，将不会改变结构体系，其横桥向抗倾覆性能验算规定如下：

a.支座在荷载作用下应处于受压状态。

b.连续梁桥在标准值组合下，其箱梁作用效应需要满足以下要求：

在上式中：kqf——抗倾覆稳定性系数，其值一般取2.5；当桥梁独柱墩路段发生超载，其值需适当提高；

Sbk，i ——使上部结构稳定的效应设计值；

Ssk，i——使上部结构失稳的效应设计值；

li——第i个桥梁独柱墩处失效支座与有效支座的支座中心间距，在倾覆失稳极限状态，各桥梁独柱墩仅存在一个有效支座；

RGki——第i 个桥梁独柱墩处失效支座的永久作用支反力，按全部支座有效的支承体系计算；

RQki——第i 个桥梁独柱墩处失效支座的可变作用支反力，应按照支座支承体系计算汽车荷载效应，再按照各失效支座对应的最不利布置形式取值。

（2）连续梁桥在标准值组合下，汽车荷载效应分项系数为3.4 时，独柱中墩支座转角不得大于0.02rad；

其它说明：

①上述验算汽车荷载考虑冲击系数。

②在基本组合和汽车荷载效应分项系数为3.4，活载及横向分布系数均按照《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）取值。

2.2桥墩加盖梁改多支承方案

2.2.1设计要点

经验算独柱中间墩桥墩和桩基强度能满足加固前提下，中墩可采用单支座改为横向多支承体系。为了加强结构抗扭转变形能力，满足抗倾覆要求，应采用增设墩顶盖梁的方式。本方案一般适用于箱梁宽度较小的情况。

根据建设条件和主要材料，可分为以下两种方案：

（1）普通钢筋混凝土盖梁方案。在墩顶重新增设混凝土盖梁，并对植筋和界面进行处理，以确保混凝土盖梁与原墩柱相互连接。

（2）预应力混凝土盖梁方案。此方案是在普通钢筋混凝土盖梁上，结合受力需要设置预应力钢束。

2.2.2施工要点

①桥墩搭设施工平台及支架，按图纸要求进行桥墩植筋。

②布设和浇注盖梁、垫石钢筋。对于预应力混凝土盖梁，应布置预应力钢绞线，待混凝土达到一定强度以后，方可进行预应力张拉。

③限制交通。在支座垫石浇筑，应按设计要求进行浇筑，并安装新增支座，通过梁底植入的方式对钢板锚栓进行调整，使梁底钢板与支座紧密贴在一起，在箱梁底和梁底钢板之间灌注环氧砂浆。在整个安装过程中，要确保原支座的受力状态不会改变。同时，在橡胶支座四周安装限位措施。

④盖梁和支座安装完毕后，应定期对加固后盖梁和支座进行养护和监测。

2.3端横梁拉大支座间距方案

2.3.1设计要点

将过渡墩和桥台位置处的多支承的间距拉大，可使端支座在基本组合下（单车道偏载，汽车荷载分项系数为3.4时）不出现负反力，即支座不出现脱空。

（1）过渡墩处增设盖梁加固设计方案

①在原有墩身上植筋新建盖梁，盖梁高度根据计算确定，需在桥墩顶一定范围侧面相应位置进行凿毛、刻槽和植筋。

②结合空间及受力需要，新建盖梁采用预应力砼盖梁或钢筋砼盖梁。

③立模浇筑新增盖梁、垫石混凝土，对预应力盖梁待混凝土达到设计强度后张拉盖梁预应力（二次张拉工艺）。

④安装新增支座。

⑤先在端横梁的侧面相应位置进行凿毛和植筋，绑扎端横梁加长段钢筋，立模浇筑端横梁加长段及梁底调平块。浇筑砼时，宜选择在夜间车流量较小时浇筑。

（2）桥台处拉开支座加固设计方案

①先在端横梁的侧面相应位置进行凿毛和植筋，以备下一步加长端横梁。

②增大桥台盖梁截面，在相应交界面上进行凿毛、植筋。

③清除桥台位置处原防撞挡块，增设新的支座垫石、挡块植筋。

④绑扎新增盖梁钢筋，立模浇筑新增盖梁截面、新防撞挡块和新支座垫石。宜选择在夜间车流量较小时浇筑。

⑤安装新增支座。

⑥绑扎端横梁加长段钢筋，立模浇筑端横梁加长段砼及梁底调平块。浇筑砼时，宜选择在夜间车流量较小时浇筑。endprint

2.3.2施工要点

（1）新增盖梁施工

①凿毛：对墩身顶部相应结合面进行凿毛，表面要求平整，局部要粗糙，且凿至坚实层，露出骨料。施工时不能使用大型机械，以免原有桥梁结构损害。

②植筋：按设计图纸进行植筋。植筋前应先探明原桥墩墩柱钢筋位置，核对标记植筋部位，若与墩柱钢筋相冲突，可在原植筋位置旁稍做调整，但现场不得随意调整植筋孔位置。植筋施工具体要求见后述植筋工艺说明。

③绑扎钢筋：根据设计图纸，将新增盖梁钢筋进行绑扎，形成钢筋笼。盖梁主筋须严格按照设计要求布置，架立筋和面层钢筋如与预应力钢束、锚筋相冲突时，可适当微挪钢筋架立筋和面层钢筋。

④预应力钢筋波纹管预埋。在预应力钢筋选用时，应选用直径为15.2mm的钢筋，钢绞线选用抗拉强度标准值fpk=1860MPa的钢绞线。

⑤预应力张拉：在钢束张拉时，应采用张拉预应力锚固系统进行张拉，张拉端和锚固端应选用合适的张拉锚具。同时，在盖梁浇注以后，要确保砼强度达到设计要求的90%左右，且齡期应大于7天。在钢束张拉中，应采用单端张拉方式，并以张拉力控制为主。一般情况下，张拉应力控制在1302MPa。在预应力钢筋张拉时，应采用对称交错方式进行张位。

⑥预应力钢铰线张拉完毕，严格禁止撞击锚头，钢筋多余的长度应用切割机切割。张拉灌浆后应及时恢复槽口钢筋并封锚。

⑦盖梁砼浇筑完成后，注意洒水养生，以减少表面温度裂缝的发生。