独柱墩连续箱梁加固改造实践

2022-03-09卢世昌马燕华

交通建设与管理 2022年6期

邓俊，卢世昌，马燕华

（绍兴市公路与运输管理中心，浙江绍兴 330600）

0 引言

随着社会经济及交通不断的发展，车流量不断攀升，重载、超载车辆增多，独柱墩桥梁桥面在偏载和超载的情况下易发生倾覆现象。在2019年，江苏、浙江等地开展了按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362—2018）进行复核验算，对不满足横向抗倾覆稳定性系数的桥梁进行加固的工作。本文以2021年绍兴市直普通国省道独柱墩桥梁加固工程为依托，从独柱墩桥梁特点、横向抗倾覆性验算、独柱墩加固方案等方面进行分析，为桥梁独柱墩的加固提供参考和指导。

1 独柱墩桥梁特点

从外观上看，独柱墩桥梁由于其桥下视野开阔，占地面积小、地形适应性强、施工方便等因素广泛地应用于城市立交系统。

从受力上看，在偏心荷载作用下，独柱墩桥梁上梁体承受扭转作用，随着运营时间积累，梁体可能出现剪切裂缝；如果墩柱的长细比较大，墩柱有可能出现偏压破坏。如有大量重车停留，在这种偏心活载作用下，梁桥支座可能会出现负反力甚至发生支座脱空现象，桥梁上部结构就会存在整体横向失稳和倾覆的可能性[1]。

从近年来独柱墩桥梁事故案例来看，独柱墩桥梁倾覆主要表现为单向受压支座脱离正常受压状态，上部结构的支撑体系不再提供有效约束，上部结构扭转变形趋于发散、横向失稳垮塌，支座、下部结构连带损坏[2]。

2 实例分析

项目概况：2021年绍兴市直普通国省道独柱墩桥梁加固工程主要针对钟家湾立交桥A 匝道、大帝山立交桥A、C、D 匝道桥、西大门公铁立交桥B、C、D 匝道桥进行加固。

以西大门公铁立交桥D 匝道桥为例，D 匝道桥位于R=55米的圆曲线上，全长为163.0 米，全宽为8.0 米，联长两端采用双支座，间距6.8 米，其余墩柱为独柱墩，原设计独柱墩桥墩中心线相对箱梁中心线向曲线外偏9 厘米。上部结构为现浇混凝土等高连续箱梁，梁高1.2 米，桥面宽8 米，下部结构为桩柱式基础，设计荷载为汽车-20 级,挂-100，2000年建成通车。

桥梁原设计荷载为汽车-20 级,挂-100；验算时荷载采用《公路桥涵设计通用规范》（TJG D60—2015）公路-I 级，最不利荷载布置采用沿外侧最边缘布置两个车道荷载和内侧最边缘布置两个车道荷载，计算模型如图1，验算结果见表1。

图1 西大门公铁立交桥D 匝道midas 计算模型

表1 西大门公铁立交桥D 匝道桥验算结果

经计算，钟家湾立交桥A 匝道、大帝山立交桥A、C、D 匝道桥、西大门公铁立交桥B、C、D 匝道桥（详见表2）横向抗倾覆稳定性系数不满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362—2018）大于2.5 的要求，需进行加固，提高稳定性系数，保障桥梁的运营安全。

表2 2021年绍兴市直普通国省道独柱墩桥梁验算结果汇总表

3 加固措施

3.1 西大门公铁立交桥B、C、D 匝道桥独柱墩加固方案

B、C、D 匝道桥墩均为桩柱一体式，在确保独柱墩桥梁运营安全性和稳定性的前提下，在全线独柱墩上（除D 匝道7#墩）两边增设钢-混凝土组合盖梁进行加固，混凝土采用自流平微膨胀高强砂浆进行灌浆填充，通过设置螺栓、钢板以及植入锚固筋进行整体连接。在盖梁上新增盆式支座，新增支座中心间距为2.4 米，根据验算符合，加固后最小横向抗倾覆稳定性系数提高至4.49。

此方案新增钢-混凝土组合盖梁自重相对较轻，对原结构基础增加的外恒载较小，施工快、周期短，对桥面交通影响较小[3]。但是，基于材料自身的特性，钢构件造价高、易腐蚀、后期养护成本较高。

3.2 钟家湾立交桥A 匝道桥独柱墩加固方案

根据竣工图纸及现场踏勘情况，该匝道桥上跨城市道路这一联的中间桥墩均设置有承台结构，考虑到上部结构梁体已侵入到下方道路界线内，且净空要求为5.0 米，结合计算分析，采用单边增设钢-混凝土组合盖梁进行加固，在盖梁上新增盆式支座。处理后新增支座中心间距为2.05 米，通过新增设支座，最小横向抗倾覆稳定性系数提高至为3.82,加固后如图2。

图2 钟家湾立交桥A 匝道桥加固前后对比图

3.3 大帝山立交桥A、C、D 匝道桥独柱墩加固方案

根据竣工图纸及现场踏勘情况，大帝山立交桥A、C、D 匝道每一联的中间桥墩均设置有承台结构，且在2011年已对这部分匝道桥墩柱进行改造。为了桥墩横向拼宽整体的美观性与协调统一性，本次对A、C、D 匝道独柱墩采用增大原桥墩及盖梁截面进行加固，在盖梁上新增盆式支座。处理后新增支座中心间距为3.6m，加固后最小横向抗倾覆稳定性系数提高至2.73，加固后如图3。