蘇　龍　周禮平

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

某雙柱式橋墩病害成因分析及維修加固方案探討

蘇龍周禮平

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

摘要以某雙柱式橋墩維修加固為工程背景，通過(guò)對(duì)橋梁病害及成因進(jìn)行檢測(cè)和分析，得出了橋下大方量填土是導(dǎo)致墩柱水平環(huán)向裂縫、不均勻偏位和蓋梁扭轉(zhuǎn)破壞的根本原因。基于該橋下部結(jié)構(gòu)病害嚴(yán)重且其承載能力不足，對(duì)維修加固方案進(jìn)行了比選和探討，最終采用了安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的維修加固方案。

關(guān)鍵詞橋墩偏位病害成因維修加固

某簡(jiǎn)支工字型梁橋?yàn)?2×30mI型預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁，橋梁全長(zhǎng)380m，共分為2聯(lián)，橋梁設(shè)計(jì)荷載等級(jí)汽車-超20、掛-120，凈寬9.75m，2～5號(hào)橋墩墩高分別為20,36,43,45m。橋臺(tái)為重力式U形橋臺(tái)；橋墩為雙柱式圓形墩，直徑2m；基礎(chǔ)為挖孔樁基，直徑2.2m。由于橋旁某施工單位將大量棄渣違法傾填于1號(hào)橋臺(tái)至5號(hào)墩之間，最大填高達(dá)16.7m，全部填方達(dá)6萬(wàn)余m3，致使該橋橋墩墩柱出現(xiàn)大量水平環(huán)向裂縫，墩柱不均勻偏位，蓋梁開(kāi)裂，支座剪切變形等病害。見(jiàn)圖1。

圖1　橋梁下方棄渣堆積體示意圖

1外觀檢測(cè)及病害原因分析

通過(guò)對(duì)該橋進(jìn)行全面檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)無(wú)明顯病害。2-1號(hào)墩柱、4和5號(hào)橋墩4個(gè)墩柱均出現(xiàn)水平環(huán)線裂縫，并且蓋梁開(kāi)裂，各橋墩墩柱出現(xiàn)不同程度的偏位[1]，其中5-2號(hào)墩柱偏位達(dá)13.7cm，另外部分支座出現(xiàn)開(kāi)裂、脫空和剪切變形等病害[2]。根據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG/TH21-2011)的相關(guān)規(guī)定，各構(gòu)件的病害、原因和評(píng)定結(jié)果匯總見(jiàn)表1和表2。

根據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)規(guī)定，橋梁第一聯(lián)技術(shù)狀況評(píng)定為4類。

表1　2號(hào)橋墩技術(shù)狀況評(píng)定匯總表

表2　4，5號(hào)橋墩技術(shù)狀況評(píng)定匯總表

1.2承載能力驗(yàn)算

根據(jù)《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》(JTG/TJ21-2011)相關(guān)規(guī)定以及橋梁檢測(cè)結(jié)果，通過(guò)檢算，發(fā)生裂縫、偏位的4和5號(hào)橋墩墩柱及蓋梁承載能力均不能滿足規(guī)程要求[3]，而2號(hào)橋墩墩柱和蓋梁承載能力均滿足規(guī)程要求。

1.3結(jié)論

根據(jù)《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》和《交通運(yùn)輸部關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)公路橋梁養(yǎng)護(hù)管理的若干意見(jiàn)》(交通運(yùn)輸部文件交公路發(fā)[2013]321號(hào)，2013年5月22日印發(fā))的規(guī)定：4類橋梁應(yīng)進(jìn)行大修或改建，及時(shí)進(jìn)行交通管制或關(guān)閉交通。因此建議對(duì)橋梁繼續(xù)關(guān)閉交通并對(duì)第一聯(lián)進(jìn)行大修或改建[4-5]。

2維修加固方案

根據(jù)支座、墩柱和蓋梁的病害狀況，采取相應(yīng)的加固方案[6]，具體方案如下。

②設(shè)計(jì)深度不夠。年度實(shí)施方案的編制應(yīng)達(dá)到初步設(shè)計(jì)的深度，而不少縣還存在一定差距。突出表現(xiàn)在：工程規(guī)模的確定依據(jù)不足，如水源工程中塘、壩等水文分析計(jì)算不完善；有些溝渠斷面大小不是嚴(yán)格按照其設(shè)計(jì)流量確定的；部分建筑物缺少必要的結(jié)構(gòu)計(jì)算等。

2.1左幅2～5號(hào)墩頂支座處治

考慮到左幅橋2～5號(hào)墩頂部分支座出現(xiàn)開(kāi)裂、脫空和剪切變形等病害，在墩柱和蓋梁加固完成后頂升主梁進(jìn)行支座更換。

2.22號(hào)墩柱和蓋梁加固方案

(1) 封閉橋梁正下方的施工通道，禁止車輛通行。

(2) 對(duì)2-1號(hào)墩頂蓋梁采用灌漿和封閉處理，對(duì)2-1號(hào)墩柱在對(duì)裂縫進(jìn)行灌漿和封閉后采用粘貼碳纖維布對(duì)裂縫局部區(qū)段進(jìn)行加固[7]。

2.34，5號(hào)墩柱和蓋梁加固方案

方案一。樁基承臺(tái)+整體外包成矩形墩，見(jiàn)圖2。

(1) 在4和5號(hào)橋墩樁基礎(chǔ)附近增加4根樁基礎(chǔ)，和原來(lái)的2根樁基礎(chǔ)總體澆筑形成樁基承臺(tái)。

(2) 對(duì)墩柱和蓋梁裂縫進(jìn)行封閉和灌漿處理。

(3) 對(duì)墩柱周邊和蓋梁下緣進(jìn)行植筋并外包鋼筋混凝土，使橋墩2根墩柱整體外包成矩形墩。

(4) 對(duì)蓋梁兩側(cè)面采用鋼筋混凝土外包加固。

方案二。樁基承臺(tái)+墩柱獨(dú)立外包成矩形墩，見(jiàn)圖3。

圖2　加固方案一(單位：cm)

圖3　加固方案二(單位：cm)

(1) 在4和5號(hào)橋墩樁基礎(chǔ)附近增加4根樁基礎(chǔ)，和原來(lái)的2根樁基礎(chǔ)總體澆筑形成樁基承臺(tái)。

(2) 對(duì)墩柱和蓋梁裂縫進(jìn)行封閉和灌漿處理。

(3) 對(duì)墩柱周邊和蓋梁下緣進(jìn)行植筋，使橋墩2根墩柱獨(dú)立外包成矩形墩，2墩柱之間增設(shè)中橫梁。

(4) 在墩柱頂部增設(shè)頂橫梁，通過(guò)植筋與原有蓋梁形成整體，另外對(duì)蓋梁兩側(cè)面和端頭均采用外包混凝土加固。

方案三。4-22.5m先簡(jiǎn)支后連續(xù)T梁方案

將該橋第3跨、第4跨、第5跨上部結(jié)構(gòu)和第4、第5號(hào)橋墩蓋梁及墩柱拆除，將原來(lái)的3-30m工字梁橋改建為4-22.5m先簡(jiǎn)支后連續(xù)T梁橋。

3維修加固方案比選

通過(guò)對(duì)該橋病害原因分析、針對(duì)該橋?qū)儆趹?yīng)急搶險(xiǎn)工程的實(shí)際特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)10余種維修加固方案的比選，最終選擇了如表3所列的3種加固方案在專家評(píng)審會(huì)議上探討。

表3　方案比選表

通過(guò)專家評(píng)審會(huì)激烈的討論和研究，最終確定方案一作為該橋4和5號(hào)橋墩的維修加固方案。

4結(jié)語(yǔ)

鑒于本次橋梁事故定性為應(yīng)急搶險(xiǎn)，因此橋梁維修加固工期起著決定性的作用，同時(shí)為了加固效果達(dá)到最佳，通過(guò)對(duì)10余種維修加固方案進(jìn)行反復(fù)對(duì)比和篩選，最終確定的方案一經(jīng)濟(jì)適用、工期短，對(duì)交通影響最小，并且加固效果好，病害得到了徹底解決，無(wú)任何安全隱患，完全符合應(yīng)急搶險(xiǎn)工程的特定背景。通過(guò)對(duì)本次橋梁維修加固設(shè)計(jì)方案的比選及教訓(xùn)總結(jié)，一方面，此類橋梁事故本不該發(fā)生，類似橋梁事故應(yīng)該引起相關(guān)橋梁管養(yǎng)單位的警覺(jué)和橋梁周邊施工單位的反思；另一方面，該橋維修加固方案可為高速公路橋梁的養(yǎng)護(hù)和類似橋梁維修加固提供經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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[2]JTG/TH21-2011公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：人民交通出版社，2011.

[3]JTG/TJ21-2011公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程[S].北京：人民交通出版社，2011.

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[7]JTG/TJ23-2008公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2008.

AnalysisofDamageCausesandSchemeofReinforcementof

aDouble-columnPierBridge

Su Long, Zhou Liping

(Guizhoutransportationplanningsurvey&designacademeCo.,Ltd.,Guiyang550081,China)

Abstract：Inthispaper,takingdouble-columnpiermaintenanceastheengineeringbackground,throughthetestingandanalysisofdiseasesandcausesofthebridge,itisfoundthatthebasicreasonofpierhorizontalcracks,unevendeviationandcapping-beamdamageisgenerousamountoffillingsoil.Duetoseriousdiseaseofsubstructureanditsinsufficientbearingcapacity,throughcomparisonanddiscussionaboutthebridgemaintenancescheme,thesafe,reliable,economicalandpracticalschemewasadoptedatlast.

Keywords:pierdeviation;reasonsofdiseases;maintenanceandreinforcement

收稿日期：2014-09-10

StudyandDesignofLargespanMulti-archStentsinMountainArea

Zhao Yang, Wang Jianjin

(GuizhouTransportationPlanningSurvey&DesignAcademeCo.,Ltd.Guiyang550081,China)

Abstract：Based on a six-span continuous deck arch bridge, detailed description of stents design process of main arch is presented and the related researches are performed in this paper. According to engineering characteristic, steel arch lower connecting with the structure of steel pipe column is adopted as the scaffolding system. In order to ensure the pouring quality of the main arch and the safety of the construction process, large general finite element software Midas Civil is used to perform FEM simulation analysis of stents and analyze the stents stress, deformation and stability under the corresponding load to achieve the safety design of the structure.

Key words:deck arch bridge; stents; finite element; safety design

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.01.010