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        公路橋梁系梁及樁基檢測與加固方案

        2021-10-28 12:41:34祁朝相
        北方交通 2021年10期
        關(guān)鍵詞:原橋錯臺系梁

        祁朝相

        (遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計院有限責(zé)任公司 沈陽市 110166)

        0 引言

        我國作為橋梁第一大國,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)近年來仍然一直快速發(fā)展。截至2019年年底,我國已修建的公路橋梁達(dá)到了87.83萬座、全長6063.46萬米,比上年增加2.68萬座、494.86萬米,其中,特大橋梁5716座、1033.23萬米,大橋108344座、2923.75萬米[1]。

        公路橋梁耐久性面臨著嚴(yán)峻的考驗,部分橋梁出現(xiàn)一些耐久性問題,隨著運營時間的延長,部分橋梁也產(chǎn)生一些危機橋梁運營安全的隱患。對于結(jié)構(gòu)出現(xiàn)病害尤其可能危及到結(jié)構(gòu)安全的,一旦中斷交通,則會造成較大的社會影響[2]。以出現(xiàn)基礎(chǔ)沉降導(dǎo)致樁基與系梁結(jié)合處開裂病害檢測分析為例,提出一些相應(yīng)的處置方法措施,以供后續(xù)設(shè)計及養(yǎng)護相關(guān)人員參照。

        1 橋梁病害現(xiàn)狀及成因分析

        1.1 橋梁結(jié)構(gòu)概況

        某橋梁建成于1976年,橋梁全長為235.3m,跨徑布置為(9.82+5×11.4+9.82)m+2.6m(簡支)+(9.82+5×11.4+9.82)m+(9.82+5×11.4+9.82)m,跨徑總長為232.5m,屬大橋,交角為90°。橋面凈寬為7.0m,兩側(cè)各設(shè)0.5m寬混凝土護欄。橋面鋪裝采用瀝青混凝土,設(shè)置4道型鋼伸縮縫,分別位于0、7、15、22號墩臺頂。該橋過渡墩及過渡墩相鄰墩支座采用滾軸支座,其余均采用油毛氈支座。上部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土連續(xù)板。下部結(jié)構(gòu)7、8號橋墩為鋼筋混凝土三柱式橋墩,15號橋墩原為雙柱式橋墩,后經(jīng)加固增加一根樁基,其余橋墩均為雙柱式橋墩,橋臺為鋼筋混凝土三柱式橋臺,基礎(chǔ)均為樁基礎(chǔ)。

        設(shè)計荷載:汽車-15級、掛車-80。

        2018年年平均日交通流量當(dāng)量數(shù)為4262輛,重車混入率約為8.6%。檢查時橋頭兩側(cè)已設(shè)置“險橋、限載20t、限速”標(biāo)志牌。該橋為窄橋,橋頭兩側(cè)道路寬度為12.0m,橋面凈寬為7.0m。

        1.2 病害現(xiàn)狀及成因分析

        基礎(chǔ)沉降:15-2號樁基下沉,與15-3號樁接合處系梁斜向開裂,開裂處左、右兩側(cè)系梁頂面豎向錯臺6cm。15號墩系梁近15-1號樁處大小樁號側(cè)L形裂縫,長度為1.2m,寬度為1.8mm。第15、16孔現(xiàn)澆板板底對應(yīng)15-2號柱附近有多條斜向裂縫,長度為1~2m,寬度為0.1~0.25mm。15號墩頂左側(cè)橋面下沉明顯。

        與2019年1月檢測時相比,15號墩系梁開裂寬度及錯臺高度均有明顯發(fā)展;并在15號墩附近相鄰兩孔現(xiàn)澆板新增有指向15-2號柱的斜向裂縫,新增15號墩系梁近15-1號樁處大小樁號側(cè)L形裂縫。

        根據(jù)圖1~圖6橋梁的結(jié)構(gòu)分析及病害描述,現(xiàn)得出以下分析:由于該橋施工時15-2號樁有效樁長不夠,后期建設(shè)時在15-2號柱附近增加了15-3號樁,由于15-2號樁承載力不足,發(fā)生沉降,導(dǎo)致系梁與15-3號樁基連接處出現(xiàn)裂縫,且該橋運營年限已有44年,河床日漸沖刷也導(dǎo)致有效樁長減小,進一步導(dǎo)致15-2號樁基沉降,從而進一步擴大了系梁處的裂縫,2019年1月至7月期間,裂縫寬度由31.4mm增長為33.2mm,且系梁錯臺高度由57mm增長為60mm,嚴(yán)重影響行車安全。

        圖1 15號墩樁基沉降系梁斷裂(2019年7月)

        圖2 15號墩樁基沉降系梁斷裂(2019年1月)

        圖3 15號墩樁基沉降系梁斷裂錯臺(2019年7月)

        圖4 15號墩樁基沉降系梁斷裂錯臺(2019年7月)

        圖5 15號墩系梁近15-1號樁處豎縫

        圖6 15號墩系梁近15-1號樁處豎縫

        對該橋15號墩頂橋面進行測量發(fā)現(xiàn),15號墩頂與13號墩頂高差為8.4cm。15號墩頂與17號墩頂高差為7.2cm。

        在橋梁已經(jīng)建成并運營多年后,亟需找到方法來解決以上影響橋梁安全隱患的問題。

        2 加固方案

        根據(jù)以上情況,對本橋及15號墩采取如下維修措施:

        (1)將15號墩系梁大、小樁號側(cè)各鑿除表面50mm厚混凝土,并各加寬200mm厚混凝土。

        (2)對15-2號橋墩柱順橋向新建承臺并增加兩根直徑1m的樁基。

        (3)對該橋橋面交通采取限高措施,限高高度為2.5m。

        施工前應(yīng)周密、合理組織施工工序。本次加固維修整體施工工序為:新增樁基施工→新增承臺施工→原樁頂系梁加寬混凝土施工。

        2.1 原橋系梁加固

        針對系梁出現(xiàn)裂縫,對原橋15號墩系梁大、小樁號側(cè)各鑿除表面50mm厚混凝土,并各加寬200mm厚C30混凝土。在施工前須對原橋系梁與新澆注混凝土結(jié)合部位進行充分鑿毛,要徹底消除構(gòu)件表面的抹灰層和已軟化、風(fēng)化、變質(zhì)部分,應(yīng)露出粗骨料,且鑿毛面的粗糙幅度應(yīng)達(dá)到6.0mm以上,否則鑿毛面無效,需進行重新鑿毛,且鑿毛時盡量采用小錘輕擊,不能用力過大,以免損傷原有構(gòu)件。

        2.2 新建樁基及承臺

        針對15-2號樁基承載力不足出現(xiàn)沉降現(xiàn)象,采用在15號樁基樁頂處新建承臺,并增加兩根直徑1m的新樁基,構(gòu)造圖詳見圖7及圖8。

        圖7 新增樁基及承臺構(gòu)造圖一

        圖8 新增樁基及承臺構(gòu)造圖二

        為使新建承臺與原橋承臺及樁基連接牢固,傳力順暢,在原橋15-2及15-3號樁基上鉆孔植筋(合計168根),使新建承臺能夠與原橋承臺及樁基共同受力,保障15號墩不再發(fā)生沉降現(xiàn)象,構(gòu)造圖詳見圖9。

        圖9 新增樁基及承臺鋼筋構(gòu)造圖

        根據(jù)上述加固方案,對新建的15號承臺及15號樁基進行加固方案驗算,驗算荷載等級為汽車-15級、掛車-80級,具體結(jié)果見表1。

        由表1可知,經(jīng)過該加固方案維修后,15號承臺及樁基在汽車-15級、掛車-80級荷載作用下,截面抗力能夠滿足要求,且抗彎承載力較加固前提高30%,軸力抗力提高61%,均有較為明顯的提升。

        表1 15號承臺及15號樁基加固方案驗算結(jié)果表

        3 結(jié)論

        通過對該橋系梁與承臺錯臺及開裂問題進行現(xiàn)場調(diào)查及病害總結(jié)與成因分析,給出“扁擔(dān)式”加固措施,即對原橋系梁進行外包混凝土加固,并新建承臺及樁基等處理方法來彌補原橋樁基沉降,局部承載力不足現(xiàn)象,并對新建承臺及原橋樁基進行可靠連接,使之能夠整體參與受力,該維修方法可為后續(xù)出現(xiàn)此類問題的工程提高參考。

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