唐 俊,李 飛

(中鐵四局集團(tuán)第六工程有限公司,安徽蕪湖 241000)

豎向預(yù)應(yīng)力錨索在舊橋墩加固利用中的應(yīng)用

唐 俊,李 飛

(中鐵四局集團(tuán)第六工程有限公司,安徽蕪湖 241000)

針對(duì)柳州靜蘭大橋改建工程中舊橋墩加固利用,在橋墩中鉆孔設(shè)置豎向預(yù)應(yīng)力錨索,增大安全系數(shù),加固舊橋墩,為舊橋墩加固利用設(shè)計(jì)與施工提供借鑒。

舊橋墩;預(yù)應(yīng)力錨索;加固

靜蘭大橋位于廣西柳州市,橫跨柳江。新建橋?yàn)榭鐝?56 m+5×9413 m+56 m的 7跨 6塔部分斜拉橋,橋長 58315 m。舊橋?yàn)?5跨 90 m等截面懸鏈線鋼筋混凝土箱肋拱橋,舊橋保護(hù)性拆除后保留水面以下橋墩及基礎(chǔ)新建橋梁。舊橋墩為 C20混凝土橢圓形實(shí)體橋墩,明挖擴(kuò)大基礎(chǔ),基巖多為灰?guī)r。為保證橋墩結(jié)構(gòu)安全和耐久性,設(shè)置豎向預(yù)應(yīng)力錨索加固接高舊橋墩。見圖 1所示。

圖 1 舊橋墩加固接高圖

1 加固原理

通過在橋墩上鉆孔施加 35568 kN豎向預(yù)應(yīng)力,增加橋墩壓應(yīng)力儲(chǔ)備,增大安全系數(shù),間接增加結(jié)構(gòu)耐久性。通過錨索將橋墩錨固于基巖,保證懸臂澆筑施工階段橋墩穩(wěn)定。鉆孔定位精度要求較高,成孔難度大;鉆孔時(shí)若遇到溶洞,可能對(duì)工期造成影響。

2 施工工藝

舊橋墩切割拆除水面 015 m以上部分后,植筋澆筑 2 m高 C30鋼筋混凝土墩身,鉆孔,錨固段灌漿,張拉豎向預(yù)應(yīng)力錨索,每個(gè)橋墩 12束。錨索采用 19“s15.2鋼絞線,張拉控制應(yīng)力 016σb,張拉時(shí)上下游對(duì)稱進(jìn)行并對(duì)舊橋加固面的平面、標(biāo)高監(jiān)測(cè)。錨索構(gòu)造見圖 2所示。

考慮以下兩種情況確定錨固段長度:

(1)基巖完整連續(xù)的孔位:錨固段嵌巖深度 712 m。

(2)基巖內(nèi)存在裂隙或溶洞的孔位:在確保嵌巖深度≮712 m情況下,錨固段范圍完整基巖累計(jì)長度≮415 m。

2.1 鉆孔與安裝錨索

采用空氣潛孔錘進(jìn)行鉆孔施工,同時(shí)采用 GY-150型工程鉆機(jī)輔助進(jìn)行溶洞處理,若遇到溶洞采用增加導(dǎo)管的方法通過。鉆孔時(shí)通過對(duì)鉆機(jī)姿態(tài)的控制確保孔位偏差≯30 mm,傾斜度≯110%。成孔后放入錨索,安裝定位居中,錨固灌漿管隨錨索一起放入。

2.2 錨固灌漿與張拉

錨固段灌漿時(shí)將灌漿管和測(cè)管同時(shí)插入孔底,采用壓漿機(jī)連續(xù)壓注到位,壓漿壓力控制在 2 MPa。漿體設(shè)計(jì)強(qiáng)度 40 MPa,達(dá)到 90%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,采用4000 kN千斤頂進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。張拉時(shí)分階段持荷觀察,以檢驗(yàn)錨固效果,同時(shí)采取安全防護(hù)措施。張拉完成后,進(jìn)行張拉段的壓漿封錨。

圖 2 錨索構(gòu)造圖(單位:cm)

3 計(jì)算分析

橋墩 2 m接高段與舊橋墩分別采用實(shí)體單元solid65和 solid45建模。考慮到預(yù)應(yīng)力筋為直線筋且模型相對(duì)較為簡單,結(jié)構(gòu)在預(yù)應(yīng)力作用下的整體效應(yīng)比較容易求得,效果較為明顯。故在 ANSYS工程結(jié)構(gòu)有限元數(shù)值分析中,豎向預(yù)應(yīng)力采用等效法施加。橋梁上部結(jié)構(gòu)豎向荷載 90000 kN,支座摩阻系數(shù)取 0105;邊界條件為底層擴(kuò)大基礎(chǔ)與基巖固結(jié);施加預(yù)應(yīng)力后最大壓應(yīng)力值由 3173MPa增大至4153 MPa。分析結(jié)果見圖 3、圖 4。由圖可見:在不利橫向荷載的作用下,墩身的應(yīng)力云圖分布在施加預(yù)應(yīng)力后明顯較施加前小,說明 2 m接高段拉應(yīng)力減小,與墩身接觸良好;墩身的拉應(yīng)力明顯降低,整個(gè)結(jié)構(gòu)受壓區(qū)增強(qiáng),受拉區(qū)明顯減弱;不利因素減小,大大提高了安全系數(shù)。

4 結(jié)論

舊橋墩加固利用是一種比較經(jīng)濟(jì)的舊橋改造方法,但舊橋墩可靠性評(píng)價(jià)是個(gè)難題,施工前應(yīng)通過實(shí)測(cè)與計(jì)算分析對(duì)舊橋墩進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),預(yù)留足夠的安全度。針對(duì)柳州靜蘭大橋水面下舊橋墩可能存在的橫向裂縫,通過實(shí)地觀察和定期觀測(cè),確定舊橋墩上存在橫向裂縫但并不發(fā)展,采用施加一定壓應(yīng)力儲(chǔ)備,間接增加結(jié)構(gòu)耐久性和安全性,同時(shí)保證懸臂澆筑施工階段橋墩穩(wěn)定的舊橋墩加固方法,有效地解決了設(shè)計(jì)與施工難題,可供借鑒。

圖 3 施加預(yù)應(yīng)力前 (單位:Pa)

圖 4 施加預(yù)應(yīng)力后 (單位:Pa)

[1] JTJ 041-2000,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] JTGD62-2004,公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Application of Verticle Pre2stressed Cable in Existing Bridge Pier Reinfocement

TANG Jun,LI Fei(The 6th Engi-neering Company of China Tiesiju Civil Engineering Group Co.,Ltd.,Wuhu Anhui 241000,China)

In an existing bridge pier reinforcement engineering in Liuzhou City,verticle pre2stressed cableswere construc-ted by drilling in bridge piers to increase safety factors.This engineering case provided reference to the design and con-struction of existing bridge pier reinforcement.

existing bridge pier;pre2stressed cable;reinforcement

U445.55+1

A

1672-7428(2010)02-0062-02

2009-07-21

唐俊 (1974-),男 (漢族),安徽人,中鐵四局集團(tuán)第六工程有限公司工程師,交通土建專業(yè),從事橋梁工程施工工作,安徽省蕪湖市;李飛 (1981-),男 (漢族),湖北人,中鐵四局集團(tuán)第六工程有限公司工程師,土木工程專業(yè),從事橋梁工程施工工作。