某橋梁受損蓋梁及立柱搶修加固設(shè)計(jì)應(yīng)用分析

張新

摘 要：針對(duì)某橋梁受損蓋梁及立柱采取了搶修加固設(shè)計(jì)方案進(jìn)行介紹，闡述橋梁搶修方案設(shè)計(jì)的基本原則、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及應(yīng)急搶修流程，給出了搶修關(guān)鍵階段的具體設(shè)計(jì)及具體施工方案，為今后類似工程提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：受損橋梁；加固設(shè)計(jì)；技術(shù)措施

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2016.23.123

1 工程概況

某受損橋梁結(jié)構(gòu)形式為裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)小箱梁橋結(jié)構(gòu)，梁高13m跨徑組合為6×20m加5×20m，樁基采用C25混凝土，10cm厚瀝青混凝土鋪裝層橋面鋪裝為8cm厚C40混凝土鋪裝層，箱梁采用C50混凝土，墩柱、蓋梁采用C30混凝土，該幅6號(hào)立柱高度達(dá)12m，基樁樁徑為1.5m，地質(zhì)條件為黏土或粉質(zhì)土，下有卵石夾層，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，地面高程堆積的泥石流比原設(shè)計(jì)地面高程高出約10m。位于6×20m跨的6號(hào)墩右幅橋梁最外側(cè)立柱構(gòu)件出現(xiàn)傾斜斷裂，上部橋面結(jié)構(gòu)下陷，嚴(yán)重阻礙了交通通行?，F(xiàn)就受損橋梁采取了搶修加固設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及應(yīng)急搶修流程，給出了搶修關(guān)鍵階段的具體設(shè)方案。

2 受損蓋梁及立柱搶修加固設(shè)計(jì)方案基本原則

針對(duì)以上病害總體情況及重難點(diǎn)分析結(jié)果，設(shè)計(jì)和施工方案的確定應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)原則：

（1）加固設(shè)計(jì)方案應(yīng)對(duì)癥下藥、標(biāo)本兼治。（2）安全性原則。既要考慮各種病害導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力的降低，也要考慮加固措施及其施工過(guò)程對(duì)結(jié)構(gòu)承載力的不利影響，特別是對(duì)原結(jié)構(gòu)的損傷，應(yīng)盡量減至最低程度。（3）方便施工原則。加固方案的制訂要充分考慮當(dāng)?shù)厥┕l件和難度，方便施工。（4）經(jīng)濟(jì)性原則。加固措施在滿足功能要求的前提下，應(yīng)兼顧經(jīng)濟(jì)性原則，避免不必要的浪費(fèi)。（5）動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)原則。邊施工、邊監(jiān)控、邊調(diào)整。舊橋加固有別于新橋，設(shè)計(jì)方案和施工工藝均應(yīng)遵循動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)原則，不斷完善施工工藝，并根據(jù)監(jiān)控結(jié)果及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)。施工單位進(jìn)場(chǎng)后，若發(fā)現(xiàn)新的病害或病害情況與檢測(cè)報(bào)告有明顯差異，應(yīng)及時(shí)與設(shè)計(jì)方聯(lián)系溝通，待核實(shí)后確認(rèn)具體實(shí)施方案。

3 受損蓋梁及立柱搶修加固方案總體設(shè)計(jì)

3.1 加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)搶修加固的主要目標(biāo)是恢復(fù)結(jié)構(gòu)原有正常使用功能

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果以及病害成因，提出搶修加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

（1）對(duì)橋梁西側(cè)建筑垃圾逐漸開(kāi)挖放坡。（2）為6號(hào)墩受損蓋梁設(shè)置臨時(shí)鋼斜撐。（3）橋下淤泥清理，在6號(hào)墩兩側(cè)設(shè)置橋下臨時(shí)鋼立柱支撐并頂升主梁。（4）拆除6號(hào)橋墩立柱及以上蓋梁，重新澆筑新立柱和蓋梁。

需要說(shuō)明的是，加固所能達(dá)到的目標(biāo)是建立在平時(shí)對(duì)橋梁進(jìn)行完善養(yǎng)護(hù)和規(guī)范化施工基礎(chǔ)之上的，若施工不規(guī)范、養(yǎng)護(hù)不得當(dāng)，加固的效果也會(huì)隨著時(shí)間的推移而逐漸減弱直至喪失。根據(jù)此次加固的原則，對(duì)已有病害予以清除，實(shí)際操作時(shí)應(yīng)盡可能不損傷原橋無(wú)病害部分；充分考慮維修及加固新增構(gòu)造物與原結(jié)構(gòu)的連接，使新舊結(jié)構(gòu)形成整體，共同協(xié)調(diào)工作；施工方便、可行，同時(shí)盡可能減少對(duì)交通的影響。

3.2 加固設(shè)計(jì)流程

在具體的施工過(guò)程中，施工單位可結(jié)合業(yè)主要求、工期安排、自身施工經(jīng)驗(yàn)及施工條件等對(duì)施工流程進(jìn)行優(yōu)化，在確保施工質(zhì)量的前提下，最大可能地縮短搶修工期和減少對(duì)交通的影響。（1）橋下清淤及臨時(shí)鋼立柱的擴(kuò)大基礎(chǔ)及承臺(tái)施工。（2）橋下鋼立柱及鋼橫梁吊裝。（3）架設(shè)千斤頂頂升支撐主梁。（4）拆除受損蓋梁和立柱。（5）鋼筋綁扎、支模重新澆筑新立柱和蓋梁。（6）頂升更換支座完成體系轉(zhuǎn)換。（7）臨時(shí)支撐拆除，荷載試驗(yàn)及部分病害處理。（8）恢復(fù)交通。

3.3 蓋梁臨時(shí)斜撐設(shè)計(jì)方案

為保證橋下施工的安全性，受損蓋梁臨時(shí)支撐采用在蓋梁外側(cè)臨時(shí)斜撐方案，通過(guò)新增加臨時(shí)樁基、承臺(tái)和斜撐來(lái)實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：（1）首先進(jìn)行第一次開(kāi)挖卸載，在受損的6-6號(hào)立柱內(nèi)側(cè)進(jìn)行反壓荷載，待變形穩(wěn)定后進(jìn)行下一步施工。（2）在6號(hào)墩橫橋向外側(cè)距6-6號(hào)立柱4.45m處澆筑2根臨時(shí)支撐基樁，設(shè)計(jì)樁徑1.2m，有效樁長(zhǎng)19.9m。（3）樁頂承臺(tái)總高度2m，橫橋向?qū)挾?.7m。承臺(tái)上通過(guò)預(yù)埋件連接支撐斜撐。斜撐采用2根壁厚16mm的無(wú)縫鋼管。安裝時(shí)先支撐蓋梁底端，在鋼管底部設(shè)置楔形鋼板調(diào)整高度。

3.4 主梁臨時(shí)支撐設(shè)計(jì)方案

為使上部結(jié)構(gòu)恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)，保證橋面線形，同時(shí)滿足橋下立柱、蓋梁的設(shè)計(jì)高程要求，采用上部結(jié)構(gòu)整體頂升方案。經(jīng)研究確定采用擴(kuò)大基礎(chǔ)+豎向鋼立柱的支撐方式。具體的設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：（1）待蓋梁臨時(shí)斜撐施工完畢且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后，清除橋下淤泥，開(kāi)挖基坑。（2）基坑開(kāi)挖完成后在其全部范圍內(nèi)鋪設(shè)60cm厚碎石墊層，分兩次壓實(shí)。（3）在碎石墊層上澆筑20cm厚C30混凝土墊層。（4）施工鋼筋混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，基礎(chǔ)橫橋向長(zhǎng)15m，縱橋向?qū)?.Sm，高1.5m。（5）在擴(kuò)大基礎(chǔ)上安裝咖630mm，壁厚16mm的無(wú)縫鋼管，安裝中心對(duì)應(yīng)上部小箱梁中心，每層共5根鋼管，鋼管內(nèi)灌砂注水，同時(shí)在其高度中心處設(shè)置水平連接系。（6）頂升過(guò)程中千斤頂采用與支座相同的布置形式，單片小箱梁采用兩個(gè)千斤頂。具體的設(shè)計(jì)：（1）待搭設(shè)完臨時(shí)支架、蓋梁，預(yù)壓完成后，安裝油泵和千斤頂并檢查。（2）采用相同型號(hào)的千斤頂，并采用同一油泵供油。（3）千斤頂應(yīng)緩慢、分級(jí)加載，周期性頂升。（4）施工過(guò)程中進(jìn)行變形監(jiān)控。根據(jù)橋下空間吊裝要求，保證新舊結(jié)構(gòu)的整體性，6號(hào)橋墩立柱處樁基頂150cm以上部分采用分塊切割后吊裝，距樁基頂150cm以下采用人工鑿除，受損6號(hào)立柱則鑿除至樁基頂面以下100cm。具體的設(shè)計(jì)施工工序包括混凝土切割和混凝土鑿除?；炷燎懈盍鞒虨椋菏┕?zhǔn)放線——切割設(shè)備就位——混凝土——切割——切塊吊裝清理現(xiàn)場(chǎng)。（1）施工準(zhǔn)備：確保施工現(xiàn)場(chǎng)水通、電通。在切割過(guò)程中采用冷水進(jìn)行切割設(shè)備降溫和清除揚(yáng)塵。在切割區(qū)域周圍組織有序排水，防止施工用水污染周圍環(huán)境。（2）分塊放線：依據(jù)施工圖紙和現(xiàn)場(chǎng)勘查結(jié)果，放線將實(shí)體分層、分塊切割。計(jì)算切割塊的重量，需滿足起重設(shè)備的重量要求和運(yùn)輸空間的要求。（3）切割設(shè)備就位依據(jù)切割線選擇合理的切割位置，安裝切割設(shè)備。采用在混凝土實(shí)體上鉆孔，用膨脹螺栓固定設(shè)備底座。（4）混凝土切割采用金剛石蝶式鋸片切割，將原混凝土全部拆除，采用分塊分段作業(yè)，切除時(shí)控制切割深度?；炷凌彸海?）定位放線，按照?qǐng)D紙的要求，用墨線彈出應(yīng)鑿除的混凝土輪廓線。（2）施工時(shí)，采用氣泵風(fēng)鎬機(jī)械。鑿除時(shí)，應(yīng)向內(nèi)預(yù)留10cm（采用人工鑿除剩余部分混凝土），防止機(jī)械鑿除時(shí)引起周邊混凝土的松動(dòng)，影響其混凝土的強(qiáng)度，且利于尺寸的控制。（3）先鑿除表層混凝土，鑿至一定深度后，再?gòu)膫?cè)面繼續(xù)鑿除，直至鑿?fù)?，同時(shí)清理鋼筋上殘留混凝土。（4）人工用錘子和釬子剔除剩余10cm厚混凝土，用無(wú)油壓縮空氣機(jī)清理干凈。

新澆筑橋墩采用與原橋相同的幾何尺寸。立柱縱筋采用直徑為22mm的三級(jí)鋼筋，鋼筋中心間距14.3cm，外側(cè)采用直徑為8mm的螺旋箍筋，箍筋間距20cm，加密區(qū)為10cm，內(nèi)側(cè)采用直徑為22mm的圓形鋼筋骨架，單根立柱布置6道，平均間距1.6m。蓋梁頂?shù)装蹇v筋及彎起鋼筋直徑均為28mm的三級(jí)鋼筋，箍筋則采用直徑為10mm的圓鋼。

待新立柱及蓋梁澆筑完成，達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，應(yīng)安裝橡膠支座，完成體系轉(zhuǎn)換，恢復(fù)橋梁的正常受力狀態(tài)。

體系轉(zhuǎn)換過(guò)程中重點(diǎn)包括以下設(shè)計(jì)及主要施工要點(diǎn)：（1）體系轉(zhuǎn)換中梁體頂升及回落方案可參看梁體初始頂升方案。（2）梁體頂升過(guò)程中，應(yīng)對(duì)梁體的縱向及橫橋向變形進(jìn)行監(jiān)控，同一截面處的相鄰小箱梁的橫向位移差和縱向位移差均應(yīng)小于1mm。（3）設(shè)計(jì)橋梁頂升量為0.5mm，達(dá)到設(shè)計(jì)頂升量值（0.5mm）后應(yīng)停止頂升，完成支座安裝。（4）梁體回落時(shí)，為避免橋孔結(jié)構(gòu)傾斜，應(yīng)控制落梁速度，并注意各千斤頂工作狀態(tài)是否均衡。

4 結(jié)束語(yǔ)

受損蓋梁及立柱表現(xiàn)良好，新老混凝土結(jié)合面沒(méi)有出現(xiàn)微裂等現(xiàn)象，說(shuō)明新老混凝土結(jié)合狀況良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)加固的目的。該方法也為今后橋梁加固特別是蓋梁加固提供了新的思路，但是自密實(shí)混凝土的彈性模量比普通同標(biāo)號(hào)混凝土低15%，應(yīng)引起今后設(shè)計(jì)者的注意。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是保證橋梁質(zhì)量的第一道關(guān)口，必須精心設(shè)計(jì)，確保設(shè)計(jì)安全、合理。

參考文獻(xiàn)

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