江肇高速公路橋梁獨柱墩加固設計與施工

許志凌

摘 要：本文以江肇高速公路為例，分析了高速公路橋梁在建設中存在的一些問題及設計隱患，在此基礎上，提出了高速公路橋梁獨柱墩加固設計與施工方案，旨在為高速公路橋梁建設提供依據。

關鍵詞：高速公路 獨柱墩 加固設計 施工技術

1.工程概況

廣東江肇高速公路是國家高速公路網珠江三角洲經濟區外環高速公路中的重要的一段，主線全長107.7km，設計速度為100公里/小時，雙向六車道。由于橋面行車超重導致產生的力矩過大，獨柱墩設橋梁的抗傾覆能力變弱，橋梁結構部件受力不均勻而造成橋梁偏載，支座脫空，進而造成橋梁整體平衡性失調而傾覆。因此，需對高速公路橋梁獨柱墩進行加固處理。加固處理方案包括：端橫梁設拉桿、橋墩加蓋梁改多支承以及端橫梁拉大支座間距等。

2.公路橋梁獨柱墩加固設計與施工

2.1橋梁獨柱墩抗傾覆驗算

2.1.1主要驗算依據

（1）南粵交通投資建設有限公司《獨柱墩連續箱梁橋橫向抗傾覆安全性評估驗算專題會議紀要》（[2015]80號）及其附件《獨柱墩橋梁橫向抗傾覆安全性評估驗算指導細則》

（2）廣東省交通運輸廳關于印發廣東省公路獨柱墩橋梁設計與整治工程指導意見的通知（粵交基[2015]1049號）及其附件《廣東省公路獨柱墩橋梁設計與整治工程指導意見》

2.1.2 獨柱墩抗傾覆驗算規定及條款

（1）橋梁結構在持久狀況下，將不會改變結構體系，其橫橋向抗傾覆性能驗算規定如下：

a.支座在荷載作用下應處于受壓狀態。

b.連續梁橋在標準值組合下，其箱梁作用效應需要滿足以下要求：

在上式中：kqf——抗傾覆穩定性系數，其值一般取2.5；當橋梁獨柱墩路段發生超載，其值需適當提高；

Sbk，i ——使上部結構穩定的效應設計值；

Ssk，i——使上部結構失穩的效應設計值；

li——第i個橋梁獨柱墩處失效支座與有效支座的支座中心間距，在傾覆失穩極限狀態，各橋梁獨柱墩僅存在一個有效支座；

RGki——第i 個橋梁獨柱墩處失效支座的永久作用支反力，按全部支座有效的支承體系計算；

RQki——第i 個橋梁獨柱墩處失效支座的可變作用支反力，應按照支座支承體系計算汽車荷載效應，再按照各失效支座對應的最不利布置形式取值。

（2）連續梁橋在標準值組合下，汽車荷載效應分項系數為3.4 時，獨柱中墩支座轉角不得大于0.02rad；

其它說明：

①上述驗算汽車荷載考慮沖擊系數。

②在基本組合和汽車荷載效應分項系數為3.4，活載及橫向分布系數均按照《公路工程技術標準》（JTG B01-2014）取值。

2.2橋墩加蓋梁改多支承方案

2.2.1設計要點

經驗算獨柱中間墩橋墩和樁基強度能滿足加固前提下，中墩可采用單支座改為橫向多支承體系。為了加強結構抗扭轉變形能力，滿足抗傾覆要求，應采用增設墩頂蓋梁的方式。本方案一般適用于箱梁寬度較小的情況。

根據建設條件和主要材料，可分為以下兩種方案：

（1）普通鋼筋混凝土蓋梁方案。在墩頂重新增設混凝土蓋梁，并對植筋和界面進行處理，以確保混凝土蓋梁與原墩柱相互連接。

（2）預應力混凝土蓋梁方案。此方案是在普通鋼筋混凝土蓋梁上，結合受力需要設置預應力鋼束。

2.2.2施工要點

①橋墩搭設施工平臺及支架，按圖紙要求進行橋墩植筋。

②布設和澆注蓋梁、墊石鋼筋。對于預應力混凝土蓋梁，應布置預應力鋼絞線，待混凝土達到一定強度以后，方可進行預應力張拉。

③限制交通。在支座墊石澆筑，應按設計要求進行澆筑，并安裝新增支座，通過梁底植入的方式對鋼板錨栓進行調整，使梁底鋼板與支座緊密貼在一起，在箱梁底和梁底鋼板之間灌注環氧砂漿。在整個安裝過程中，要確保原支座的受力狀態不會改變。同時，在橡膠支座四周安裝限位措施。

④蓋梁和支座安裝完畢后，應定期對加固后蓋梁和支座進行養護和監測。

2.3端橫梁拉大支座間距方案

2.3.1設計要點

將過渡墩和橋臺位置處的多支承的間距拉大，可使端支座在基本組合下（單車道偏載，汽車荷載分項系數為3.4時）不出現負反力，即支座不出現脫空。

（1）過渡墩處增設蓋梁加固設計方案

①在原有墩身上植筋新建蓋梁，蓋梁高度根據計算確定，需在橋墩頂一定范圍側面相應位置進行鑿毛、刻槽和植筋。

②結合空間及受力需要，新建蓋梁采用預應力砼蓋梁或鋼筋砼蓋梁。

③立模澆筑新增蓋梁、墊石混凝土，對預應力蓋梁待混凝土達到設計強度后張拉蓋梁預應力（二次張拉工藝）。

④安裝新增支座。

⑤先在端橫梁的側面相應位置進行鑿毛和植筋，綁扎端橫梁加長段鋼筋，立模澆筑端橫梁加長段及梁底調平塊。澆筑砼時，宜選擇在夜間車流量較小時澆筑。

（2）橋臺處拉開支座加固設計方案

①先在端橫梁的側面相應位置進行鑿毛和植筋，以備下一步加長端橫梁。

②增大橋臺蓋梁截面，在相應交界面上進行鑿毛、植筋。

③清除橋臺位置處原防撞擋塊，增設新的支座墊石、擋塊植筋。

④綁扎新增蓋梁鋼筋，立模澆筑新增蓋梁截面、新防撞擋塊和新支座墊石。宜選擇在夜間車流量較小時澆筑。

⑤安裝新增支座。

⑥綁扎端橫梁加長段鋼筋，立模澆筑端橫梁加長段砼及梁底調平塊。澆筑砼時，宜選擇在夜間車流量較小時澆筑。endprint

2.3.2施工要點

（1）新增蓋梁施工

①鑿毛：對墩身頂部相應結合面進行鑿毛，表面要求平整，局部要粗糙，且鑿至堅實層，露出骨料。施工時不能使用大型機械，以免原有橋梁結構損害。

②植筋：按設計圖紙進行植筋。植筋前應先探明原橋墩墩柱鋼筋位置，核對標記植筋部位，若與墩柱鋼筋相沖突，可在原植筋位置旁稍做調整，但現場不得隨意調整植筋孔位置。植筋施工具體要求見后述植筋工藝說明。

③綁扎鋼筋：根據設計圖紙，將新增蓋梁鋼筋進行綁扎，形成鋼筋籠。蓋梁主筋須嚴格按照設計要求布置，架立筋和面層鋼筋如與預應力鋼束、錨筋相沖突時，可適當微挪鋼筋架立筋和面層鋼筋。

④預應力鋼筋波紋管預埋。在預應力鋼筋選用時，應選用直徑為15.2mm的鋼筋，鋼絞線選用抗拉強度標準值fpk=1860MPa的鋼絞線。

⑤預應力張拉：在鋼束張拉時，應采用張拉預應力錨固系統進行張拉，張拉端和錨固端應選用合適的張拉錨具。同時，在蓋梁澆注以后，要確保砼強度達到設計要求的90%左右，且齡期應大于7天。在鋼束張拉中，應采用單端張拉方式，并以張拉力控制為主。一般情況下，張拉應力控制在1302MPa。在預應力鋼筋張拉時，應采用對稱交錯方式進行張位。

⑥預應力鋼鉸線張拉完畢，嚴格禁止撞擊錨頭，鋼筋多余的長度應用切割機切割。張拉灌漿后應及時恢復槽口鋼筋并封錨。

⑦蓋梁砼澆筑完成后， 注意灑水養生， 以減少表面溫度裂縫的發生。

（2）橋臺蓋梁加固

①拆除原有橋臺擋塊：為了新建端支座，必須鑿除原有橋臺臺帽上防撞擋塊。鑿除過程中，應避免震動過大對原橋臺蓋梁造成損傷。

②對橋臺臺后填料為中粗砂、石粉、石屑的橋臺，先對橋臺臺帽底1.5m高度范圍，采用袖閥管注漿固化處理（對橋臺臺后填料為粗粒土、砂性土的可不進行注漿處理），然后再從橋臺臺帽底進行開挖，邊開挖邊進行噴射混凝土進行防護，開挖高度約1.5m，露出部分臺帽底。

其鑿毛、植筋、綁扎鋼筋、混凝土澆筑工藝、預應力張拉等施工同以上新增蓋梁施工。

3.結語

綜上所述，本文以江肇高速公路橋梁為例，分析了高速公路獨柱墩橋梁在應用中存在的問題和隱患，并提出了以建設過程中加固設計與施工方法。通過對獨柱墩橋梁加固改造方案的研究，旨在為未來的橋梁建設提供依據。

參考文獻：

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