淺析城市繞城高速公路獨柱墩橋梁加固工藝與施工

潘小雪

中鐵二十局集團第三工程有限公司，重慶 400000

城市繞城高速公路的獨柱墩一般是通過單柱單支點的結(jié)構(gòu)來支撐梁板以上的結(jié)構(gòu)內(nèi)容的，連續(xù)箱梁的高架橋的橋墩會使用獨柱墩和雙柱墩兩種模式，而少于三車道的窄橋會在原道路的中心安置獨柱墩，因為獨柱墩橋梁可以很好地調(diào)整下部結(jié)構(gòu)布局，同時具有不影響視覺、外形優(yōu)美以及成本低等特點而在城市繞城高速公路的各種橋梁中得到了非常廣泛的應(yīng)用。但是因為獨柱墩橋梁橫橋向一般使用單支點作為受力點，在超載車輛不按規(guī)定行駛的時候，橋梁結(jié)構(gòu)因為無法支撐而出現(xiàn)橋梁外側(cè)超載、內(nèi)側(cè)卸載的偏載現(xiàn)象，一定程度上會導致支座脫空情況的產(chǎn)生，嚴重的結(jié)果會使得梁體傾覆失穩(wěn)，最終造成無法避免的事故。

1 工程概況

簡蒲高速公路土建12標的獨柱墩橋梁位于四川省眉山市悅興鎮(zhèn)悅興互通，其主線橋有四孔獨柱墩，采用了現(xiàn)澆連續(xù)箱梁的結(jié)構(gòu)模式，為了阻止其在特定的環(huán)境下發(fā)生傾覆，保障上部結(jié)構(gòu)的安全性，在第一個和第三個獨柱墩的承臺上鉆孔進行植筋，兩邊設(shè)置直徑為70em的鋼管混凝土墩，在土墩的上面安裝板式橡膠支座，同時在橋臺面上安裝防傾覆和防拉的相關(guān)設(shè)備，已完成其加固工作。

2 加固工藝與施工控制

2.1 預(yù)防分析

預(yù)防獨柱墩橋梁發(fā)生坍塌的情況應(yīng)該從以下方案進行探討，先對獨柱墩橋梁加固以加寬墩柱的截面，墩頂加裝蓋梁的同時加裝雙支座；環(huán)形鋼筋和鋼板可以提高箱梁截面的抗扭性能，以此確保橋梁的橫向安全性。為避免超載和偏載現(xiàn)象，應(yīng)該在橋梁上面安裝相對應(yīng)的限高牌和限載牌。指定相關(guān)的維修和管理人員對橋梁進行定期養(yǎng)護，同時安排專業(yè)人員定期對橋梁的安全性能進行檢查和監(jiān)督。除此之外，一定要根據(jù)橋梁的實際情況來確定與之對應(yīng)的加固方案，為確保橋梁的橫向安全，同時降低橋墩承受壓力程度，可以在橋墩的兩側(cè)增加鋼管混凝土立柱，同時在橋臺添加箱梁和橋臺防傾覆連接裝置。鋼管混凝土立柱可以根據(jù)情況加裝在原承臺上，通過植筋的方法把柱腳和承臺連接起來。使用合理直徑的螺旋鋼管來確保鋼管立柱的可用性，在鋼管里面加裝植筋來確保鋼管立柱和承臺能夠非常穩(wěn)定地連接在一起，把板式橡膠支座添加在鋼管混凝土立柱的最上面。可以添加套箍橫向連接梁來保證下部結(jié)構(gòu)的整體安全性，讓新舊鋼管混凝土立柱連接在一起，同時在橋臺添加防傾覆和防拉設(shè)備以對其進行加固。

2.2 檢算獨柱墩結(jié)構(gòu)橋梁

防傾覆的驗算一般是根據(jù)Ansys有限元程序來對結(jié)構(gòu)受力進行有效分析的，同時對于超載車和結(jié)構(gòu)自重方面也要根據(jù)規(guī)范來進行驗算。選擇比較具有典型性的車輛來實施運營檢查，同時對其算的步驟做好記錄。

一種方法是通過 Midas有限元計算軟件，使用單梁法構(gòu)造模型，上部活載按照170t重車連續(xù)偏載的形式安排在橋面上，通過加固前后橋臺支座的數(shù)據(jù)得出反力見表1。

表1 加固前后橋臺支座反力

由表1可以看出，在橋臺支座不產(chǎn)生負反力的情況下，一定要在橋臺增加抗拉設(shè)備。

另外一種辦法是參考相關(guān)規(guī)范來對其驗算，采用 Midas構(gòu)建模型來推算出每個橋墩和支座在加固前后的支座反力，以此得出傾覆安全系數(shù) （見表2）。

表2 加固前后的安全系數(shù)

根據(jù)表2可以發(fā)現(xiàn)，加固以后的安全系數(shù)大于2.5，所以比較安全。

驗算結(jié)論表明，在原橋結(jié)構(gòu)中如果出現(xiàn)了超載荷載的現(xiàn)象，應(yīng)該慢慢增加橫向扭轉(zhuǎn)趨勢，根據(jù)空載側(cè)邊支座的負筋來產(chǎn)生拉應(yīng)力，以此保證體系的相對平衡和穩(wěn)定。在驗算鋼管柱抗傾斜時需要增加鋼管柱，橋梁支座在橋梁超載車的荷載情況下會表現(xiàn)出脫空的現(xiàn)象，在橋梁即將傾斜的時候增加鋼管墩，以此來提高橋梁的抗傾覆能力。

2.3 過程控制

先確定安全有序的施工步驟，然后根據(jù)步驟來進行施工安排。施工所用過的植筋結(jié)構(gòu)膠選擇具有連續(xù)和耐久性能的A級改性環(huán)氧樹脂類植筋結(jié)構(gòu)膠。鋼管混凝土墩鋼管頂和箱梁底板之間的長度為14.4cm,詳細量出一號和三號墩柱箱梁底面與鋼柱底面之間的長度以后再安排施工，以便更好地安排鋼管混凝土墩外套鋼管的下料方法。一些應(yīng)該使用邊緣加工的零件最好使用半自動切割、坡口機以及自動切割等方式，尺寸和角度參照樣板控制破口的尺寸和角度。鋼管各個構(gòu)建的組裝中，其允許的偏差應(yīng)該在標準中規(guī)定的范圍之內(nèi)，一二節(jié)的鋼管之間的焊接等級為一級，外觀要求具有一定的光滑度。支座的高度應(yīng)該契合楔形鋼板，把調(diào)整好的支座投入到活動限位板的焊接中。

在對鋼管混凝土墩外套鋼管進行下料的過程中，要根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征來選擇相對安全保險的施工措施。在鋼管管內(nèi)澆灌混凝土的時候也要對其驗收過程有所保障，制造鋼管構(gòu)建時要及時對鋼管內(nèi)的雜物進行處理，以此保證鋼管內(nèi)部的清潔。在仔細檢查了各個零部件以后再對鋼管構(gòu)構(gòu)件進行組裝，嚴格按照相關(guān)規(guī)定進行鋼管各個構(gòu)件的焊接。吊裝鋼管構(gòu)建時應(yīng)該提前把封管口包好，根據(jù)鋼管的受力能力和臨時固定措施來合理避開頂部支座的安裝設(shè)備。根據(jù)泵送頂升澆灌法來澆筑鋼管混凝土，鋼管在靠近地面區(qū)域的過程中安裝帶有閘門的進料支管，同時開啟底端外部振搗器，在鋼管離地面僅有1m的時候安裝帶有閘門的進料支管，將其連接在泵車上，在泵車餓混凝土連續(xù)灌入鋼管灌的時開啟底端的外帶振搗器。及時檢查墩頂混凝土的質(zhì)量以避免出現(xiàn)溢出混凝土的現(xiàn)象。確保混凝土頂部和蓋板之間是密不透風的。檢查墩頂?shù)幕炷临|(zhì)量來確保其時刻保持著強度，在泵送前把鋼管和底部承臺鋼板焊接起來，在安裝鋼管時嚴格按照規(guī)范來安裝和連接鋼管頂部的盆式支座。

施工控制的一個非常重要的內(nèi)容就是對于材料的控制和管理，選擇植筋結(jié)構(gòu)膠時不能在施工現(xiàn)場進行添加。選擇植筋施工技術(shù)的時候，先將鉆孔清理干凈，可以借助硬鬢毛刷來對其清理，也可以用吹風機類設(shè)備吹走孔底的灰塵，清理的同時也要保證孔內(nèi)的干燥性。灌膠時在灌到孔深的三分之二處插入錨筋即可，在膠液還沒干的時候?qū)ζ涫┕べ|(zhì)量進行檢驗，對材料進行抽樣來檢驗其性能是否滿足規(guī)范，一定要確保材料的抗剪強度，檢驗施工質(zhì)量的同時也需要確保植筋焊接是完整的。

3 結(jié)語

繞城高速公路獨柱墩橋梁如果不注意定期檢查和維護，極易產(chǎn)生坍塌和傾覆事故，對人力、財力和物力都會造成非常嚴重的損失，應(yīng)該引起政府和國家的高度重視，相關(guān)部門應(yīng)該指定專業(yè)的負責人進行長期的養(yǎng)護，并指定專人不定期抽查，一旦發(fā)現(xiàn)問題，及時采取相關(guān)措施對其進行加固，以確保城市繞城高速公路獨柱墩橋梁的安全性。

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