桥加固总说明.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流桥加固总说明.精品文档.加 固 设 计 总 说 明一、工程概述XXX桥位于XXXXXX平清路上的一座桥梁。桥梁建成时间为上世纪80年代。桥梁结构形式为实腹式拱桥和预制吊装空心板桥,桥跨布置为1210m(拱桥)+17.3m(空心板)+1610m(拱桥),全长364.7m。桥面宽10m,桥梁横向布置为:1m(含防撞栏杆)+8m(车行道)+1m(含防撞栏杆)=10.0m。主跨拱圈采用悬链线形式。主拱矢跨10m,矢高2.8m,拱圈厚0.5m,拱顶拱背至桥面厚0.6m,主拱圈宽9.4m,由条石砌筑而成。拱桥为实腹式结构。桥梁在第12跨上跨XXX铁路,第
2、12跨桥梁结构形式采用7.3m预制吊装空心板,空心板桥两侧桥台为条石砌筑。桥梁横向共计13片预制空心板。该桥梁始建于1990年,后经过多次维修。现场调查发现桥梁第10跨主拱全为外包钢筋砼结构加固,桥面增设有波形防撞护栏,现状桥面铺装为在原桥梁桥面上加铺沥青砼层。因该桥建于1990年,无任何设计资料和竣工资料,加固设计结构尺寸及参数依据以XXXXXX建设工程质量检测有限公司编制的XXX2012年省、县道桥梁定期检查(2012.1)(以下简称检测报告)为准。全桥立面、平面及断面示意见图1.1图1.3所示。安富清江图1.1 XXX桥全桥立面示意图(单位:cm)图1.3XXX桥断面示意图(单位:cm)
3、图1.4 桥梁现状照片该桥梁于2008年进行过一次病害治理,主要针对拱圈砂浆砌缝、桥面铺装及桥梁栏杆进行了病害治理。病害对砂浆砌缝通过混凝土封闭,桥面铺装在原有桥面上铺装了10cm素混凝土及5cm沥青混凝土面层,栏杆采用在1m人行道上设置波形防撞护栏。根据检测报告,目前桥梁病害严重,主要病害为主拱圈渗水泛碱,石料风化,主拱圈与拱上连接处脱裂,第9、11、13、14跨主拱圈石料断裂,形成纵向裂缝;拱上侧墙被桥面渗水污染侵蚀,石料风化,侧墙外移;简支板底部砼连接处渗水,主梁被渗水污染侵蚀。2012年9月我单位技术人员实地对桥梁进行了调查,发现桥梁病害严重,与检测报告描述基本一致。经现场调查发现,现
4、状桥面铺装为在老桥桥面上进行加铺,加铺厚度由原桥面高程增加到原有人行道平齐,大大加重了桥梁二期恒载,使得桥梁期恒载超出设计荷载,在长期超载作用下使得主要承重构件(主拱圈)产生病害;并由于现状桥面铺装破损修补不及时,使得桥面水渗入拱背填料,使得拱背填料在饱和状态下受汽车荷载作用产生侧向挤压力,致使拱上侧墙外倾。现场踏勘发现桥梁结构性病害严重,通过现场养护人员介绍存在发展趋势。针对本工程存在的问题,受XXX交委委托,由我事务所对XXXXXX桥进行桥梁加固施工图设计。根据XXXXXX建设工程质量检测有限公司出具的XXX2012年省、县道桥梁定期检查(2012.1),对病害桥梁进行维修加固设计。二、桥
5、梁主要病害及成因分析根据现场踏勘及对检测报告的分析发现,桥梁主要病害情况如下表:表1.1 XXX桥病害情况表跨数序号病害描述备注上部主要承重结构主拱圈简支板主拱圈渗水泛碱,石料风化(第13跨严重),主拱圈与拱上连接处脱裂,共计56处,第1、9、11、13、14跨主拱圈拱顶石料断裂;简支板被渗水污染侵蚀。拱上侧墙拱上侧墙被桥面渗水污染侵蚀,石料风化,侧墙外移;简支板底部砼连接处渗水。桥台及基础桥台及基础石料风化,桥台前墙及台帽渗水。桥墩及基础桥墩及基础部分桥墩基础外露,基础砌体灰缝脱落,桥墩被桥面渗水污染侵蚀,石料风化,桥墩基础有下沉迹,30号桥墩顶部侧墙有竖向贯通裂缝,各桥墩下堆有大量杂物。桥
6、面铺装桥面桥面铺装破损严重,累计150处,破损面积约200。现状铺装为原有桥面铺装进行直接加铺。桥头跳车0号桥台一侧XXX一侧桥头有跳车现象。人行道第12跨简支板人行道有杂草。栏杆护栏栏杆石栏杆石料局部风化缺损,简支板桥铁栏杆锈蚀。排水设施泄水孔失效。根据业主提供的检测报告(2012.1)具体内容,我单位技术人员对桥梁现状进行了实地调查。桥梁主要病害情况如下:主拱圈侧面破裂桥面铺装与人行道平齐 桥面铺装现状图 第11跨拱圈条石破裂 拱腹纵向裂缝主拱圈侧面条石破碎 第9跨主拱圈侧面条石破碎 第9跨主拱圈腹部纵向裂缝拱上侧墙严重外倾错位主拱圈侧面条石破裂拱腹条石纵向破裂 第13跨主拱圈腹部纵向裂缝
7、 第1跨主拱圈右侧条石破裂掉块拱上侧墙砂浆脱落拱上侧墙外倾错位拱腹条石风化严重 拱上侧墙错位 侧墙与拱圈砌缝砂浆脱落侧墙竖向裂缝侧墙砌缝砂浆脱落 侧墙砌缝砂浆脱落 墩顶侧墙竖向裂缝拱腹渗水泛碱拱腹条石风化严重 拱圈腹部风化严重 主拱圈拱角渗水泛碱明显桥台水明显铰缝渗水明显 第12跨空心板底部铰缝渗水 第12跨空心板桥台渗水桥面车辙桥面铺装龟裂 桥面龟裂 桥面车辙桥墩底部砌体外露、砂浆脱落桥墩底部砌体外露、砂浆脱落 墩底砌体外露、砂浆脱落 墩底砌体外露、砂浆脱落排水管锈蚀、堵塞 车辆超载 排水管失效石栏杆风化 铁栏杆锈蚀人行道上杂草 桥下杂物堆放结合实地调查结果与检测报告内容,具体病害成因分析如
8、下:1)主拱圈病害成因分析主拱圈病害原因是多方面的,主要有以下几个原因 由于桥梁桥面铺装为在原有桥面上进行的加铺,使得桥梁恒载远远大于原设计荷载,桥梁长期处于一种超负荷下运营。 现场调查发现,桥梁第814跨处于弯道上,实际主拱圈病害主要发生在第9、11、13、14跨,其中第10跨已经进行过外包砼加固,第12跨为简支空心板桥。病害拱圈靠外侧拱腹出现纵向裂缝,属于结构性病害,桥梁在超负荷运营下,随着超重车辆的反复作用,使得拱圈外侧腹部出现较大的径向向外的推力,对应此处拱上横墙也存在较大的向外错位变形,横墙向外的推力传递到拱圈上,使得拱圈最终劈裂。侧墙与拱圈石材间产生剪切滑移,局部受力过大造成石材缺
9、角、局部破裂、错缝渗水。第1跨拱顶缺块为拱上侧墙外倾错位产生较大剪力导致破坏。 长期拱背填料渗水,造成拱背隔水层破坏,造成拱圈渗水、泛碱。 因建设时期条件较差、建筑年代久远、维护不当等原因,造成拱圈砌缝砂浆部分脱落。 经调查XXX桥建筑石材为就地取材,石材强度较低,经过多年暴露于空气中,加之渗水泛碱造成严重风化,该种病害属于非结构性病害。靠近安富侧主拱圈拱腹进行过表面处理痕迹,但由于处理形式简单、时间较长、渗水等因素的影响,护面砂浆脱落严重,仅存局部较小范围。3)拱上侧墙病害成因分析 拱上侧墙由于拱背填料透水性较差,积水时间较长,桥面破裂、变形后路面较差,在重车作用下拱背填土产生对侧墙横桥向及
10、压力,侧墙与拱圈石材间产生剪切滑移,局部受力过大造成石材缺角、局部破裂、错缝渗水。 由于桥面铺装为在原有桥面上进行加铺,导致桥梁长期在超载下运营,其侧墙抗力不满足设计要求;同时由于桥面渗水后填料在重车作用下受力不均,导致侧向局部受力过大导致外倾错位。 墩顶侧墙竖向裂缝发生在第30号墩顶部,调查发现该裂缝形成较久,且较细微,应为侧墙变形后造成。 侧墙砂浆砌缝脱落主要是由于施工时砂浆质量不高,且长时间疏于维护造成。5)桥面铺装病害成因分析 桥面破坏主要原因可分为施工质量、重车、缺少维护等几个方面。 桥面铺装修补不及时直接导致雨水进入拱背,拱背积水时间较长、积水过多导致桥梁其他部件产生病害的直接原因
11、。 现有桥面铺装为在原有桥面上加铺,加铺厚度约15cm,极大的增加了桥梁二期恒载。 现状桥面铺装为5cm厚沥青砼路面,路面厚度不满足现状荷载等级要求,现场调查发现大量的重车经过也是造成桥面破损的主要因素。6)桥面栏杆病害成因分析 由于栏杆条石采用的石材较差,在长期处于潮湿空气中状态下栏杆大面积风化,严重破损、缺角等现象。 现有栏杆不满足桥梁防撞护栏要求,需进行整体更换。 跨铁路栏杆为钢结构,由于未进行及时的刷漆维护,造成铁栏杆锈蚀。7)桥面排水病害成因分析 由于长期缺乏修理,桥面靠近栏杆两侧有大量淤积现象,造成排水堵塞、排水不畅。通过评定报告及现场调查分析结果表明,该桥建造年代久远,结合现状检
12、测结果,考虑旧桥承载能力折减及车辆超载等不利因素影响,目前该桥已处于不利或危险状态,应及时进行加固处理。三、加固设计依据及参考资料1)交通部颁标准公路工程技术标准(JTG B012003)2)交通部颁标准公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)3) 交通部颁标准公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)4) 交通部颁标准公路桥涵养护规范(JTG H112004)5)交通部颁标准公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)6) 交通部颁标准公路桥梁加固设计规范(JTG/T J22-2008)7) 交通部颁标准公路桥梁抗震设计细则(JTG/T B02-01-2
13、008)8)交通部颁标准公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D63-2007);9)交通部颁标准公路路基设计规范(JTG D30-2004)10)交通部颁标准公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)11)国家标准混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)12)国家标准锚杆喷射混凝土支护技术规范(GB 50086-2001)13)XXX2012年省、县道桥梁定期检查XXXXXX建设工程质量检测有限公司四、加固设计标准本次加固设计采用以下技术标准:1、公路等级:二级公路2、桥梁荷载等级:公路-级;3、桥面布置:净-8.0m(两车道)+21m(人行道及护栏)。五、加固处治设计在对检测报
14、告的详细理解及病害情况的详细分析之后,对桥梁结构进行加固治理,针对病害特点提出合理治理方案。1、加固治理措施1)主拱圈加固为提高桥梁承载能力,对调查发现具有结构性病害主拱圈采用现浇15cm厚C40钢筋混凝土套箍封闭加固;对其余主拱圈结构完好,不存在结构性病害的,拱圈进行喷射2cm厚M20水泥砂浆进行表面封闭处理,防止砌体砂浆的软化及石料进一步风化。2)拱上侧墙改造拱上侧墙与拱背错位区域,通过灌浆对错缝进行封闭处理,局部掉块区域采用C30素砼或水泥砂浆进行修补;侧墙开裂区域通过高压灌注M20水泥砂浆进行裂缝封闭。裂缝封闭后所有侧墙外立面通过喷射2 cm厚M20水泥砂浆进行表面封闭处理,防止砌体砂
15、浆的软化及石料进一步风化。3)人行道改造将现状人行道悬挑宽0.3m、厚0.6m条石去除,采用现浇45cm厚C30防水钢筋砼悬臂板结构进行替换,悬臂板与拱上侧墙间通过植筋连接。4)桥面铺装改造因现状桥面铺装为在原有桥面上进行的加铺,并且桥面大面积破损。桥面破损是造成本次调查中桥梁病害的根本原因,本次治理过程中将对桥面现行恒载进行卸载。施工通过凿出现有桥面及移除部分填料,整个下挖厚度为45cm,下挖之后将现状拱背填料压实处理,再在其表面加铺16cm厚C15素砼层,再进行防水层、钢筋砼现浇板、沥青砼桥面铺装等。现浇板厚20cm,沥青铺装厚9cm,总厚度为29cm。桥面系结构分层如下: 上面层:4cm
16、厚AC-13C细粒式改性沥青混凝土(SBS改性沥青) 粘 层 下面层:5cm厚AC-16C中粒式沥青混凝土 透 层 基 层:20cm厚现浇C30钢筋混凝土板 防水层 16cm厚C15素砼层 底 层:处治合格的拱背填料5)桥面栏杆改造原有桥梁栏杆风化严重,现在在内侧加装了波形钢护栏进行防撞,防撞等级较低,且外观较差。本次桥面系人行道进行改造之后将去除现状护栏及原有条石栏杆,在现浇悬臂板上现浇新建SA型墙式防撞护栏。并在其栏杆内侧表面喷涂反光标识。6)下部结构处理本桥下部结构情况基本良好,个别桥墩底部出现基础外露、砂浆脱落现象,本次加固通过将基础两侧覆土挖除30cm厚,用C30素砼进行保护。 桥墩
17、、台外立面均采用喷射M20水泥砂浆进行表面处理。8)其他处理拆除现场违章搭建设施,清理堆积杂物及杂草。六、加固设计要点为了加强主拱圈的整体性、封闭砂浆空洞和不饱满处,外包混凝土加固前需对拱圈需采用高压灌浆机进行灌浆处理;为了提高原桥的受力整体性和承载力,增强结构的耐久性能,采用钢筋混凝土套箍封闭拱圈技术对该桥产生结构性病害的拱圈进行加固;为提高桥面系刚度,采用减载、改造、增加刚性路基处理。(1)高压灌浆加固技术为了增强主拱圈的受力整体性及防止砂浆裂缝的扩展,采用高压灌浆加固技术进行处治。要求用灌浆机进行灌浆,灌浆压力介于1.22.5Mpa,灌浆水泥标号不低于42.5号,水泥砂浆标号不低于M20
18、号。(2)钢筋混凝土套箍封闭拱圈加固技术为了提高原桥的受力整体性和承载力,增强结构的耐久性能,采用钢筋混凝土套箍封闭主拱圈技术对该桥拱圈进行加固。主拱圈拱腹及拱侧加固层15cm厚C40防水砼。拱圈混凝土加固采用从拱顶桥面开孔注入砼,通过振捣使砼沿底模往两侧拱脚移动。桥面开孔直径不宜大于10cm,可根据施工期间实际情况多增加开孔数量。为提高钢筋混凝土套箍强度、刚度及耐久性能,按水泥重量的掺入1%的高效减水剂、1%的早强剂和1%的微膨胀剂。要求严格按照加固设计图施工,以达到新增钢筋混凝土套箍与原结构协调变形、共同受力及原主拱圈抗风化、防水蚀的目的。(3)桥面系改造增强技术桥面系进行了减载处理:由于
19、现状桥面为在原桥桥面上进行的加厚,且存在大量破损,现通过降低桥面铺装方式对桥面进行卸载,同时改建桥面铺装基层为现浇钢筋混凝土板,桥面铺装采用9cm沥青砼路面予以加固增强。钢筋混凝土现浇板采用全幅施工,施工时应注意钢筋的连接要牢固,钢筋混凝土在各桥墩顶、桥台交替位置横向切一条1cm宽变形缝,缝内采用沥青麻絮填塞。桥面人行道采用现浇钢筋砼悬臂板结构,悬臂板板与侧墙采用植筋连接,与桥面现浇板整体浇筑连接。防撞护栏采用防撞等级较高的SA级墙式防撞护栏。对空心板桥钢结构栏杆进行除锈刷漆处理,栏杆基础外露钢筋除锈之后通过水泥砂浆修补处理。(4)裂缝修补处理裂缝修补用微膨胀水泥砂浆修补。空心板铰缝通过高压灌
20、浆封闭。(6)外立面处理为了阻止桥梁外表面砌体进一步风化,本次加固设计通过在外表面裸露砌体上喷射2cm厚M20水泥砂浆进行保护,水泥砂浆中加入适量的速凝剂。七、加固设计计算因原桥检测时未对现状桥梁砌体石材强度进行钻心取样进行强度试验,业主方也未能提供桥梁承载能力试验数据。本次加固设计则根据以往设计经验,对同类型桥梁石材强度、砂浆强度等进行类比,原桥采用MU30石材,M7.5砂浆。根据桥梁病害具体特征,对桥梁石材强度及砂浆强度进行70%折减,折减之后承载能力局部不能满足公路级要求。1) 直线路段上拱桥计算直线段上拱桥拱腹受力对称,左右两侧拱腹受力一致。卸载前直线段主拱圈计算结果如下:直线段上卸载
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