公路桥梁中的抗倾覆加固设计及施工探究.pdf

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1、公路桥梁中的抗倾覆加固设计及施工探公路桥梁中的抗倾覆加固设计及施工探究究摘要：随着我国经济发展，载重货车比例不断提高，超载现象时有发生，桥梁抗倾覆安全富余度不足的问题日益突出。在超载车辆作用下易出现支座脱空、主梁滑移等不利情况，甚至发生桥梁失稳倾覆的安全事故，造成较大的社会影响。基于此，本文就公路桥梁中的抗倾覆加固设计及施工进行简要探讨。关键词：公路桥梁；抗倾覆加固设计；施工；1 工程概况我市互通立交共包含 5 座桥梁，分别编号为 A-1 桥、A-2 桥、A-3 桥、B桥、C 桥。其中 B 桥与 C 桥的线路中设计有独柱墩。随着该城市的发展与不断开发开放，该立交桥所承载的交通车流量呈现逐步增长

2、的态势，并经常出现由于交通车流量过大而导致的车辆滞留问题，导致对该桥梁的承载能力提高了新的更高要求。经分析，在当前不断增长的交通通行量条件下，原设计立交桥已无法满足交通承载的要求，其中设计有独柱墩的桥梁有一定的倾覆风险，存在较大的安全隐患，因此需要对桥梁采取抗倾覆加固措施。2 加固设计原则2.1 设计原则根据本项目的特点，在本次加固设计中贯彻以下总体设计原则：1）根据“安全第一、科学评估、突出重点、分类施策”的总体原则开展本项目独柱墩加固改造工作。2）根据排查及验算结果，对同一联中连续设置 3 个及以上独柱墩的、抗倾覆验算不满足相关规定或有严重抗倾覆相关病害的桥梁进行抗倾覆加固提升。3）独柱墩

3、桥梁的加固改造应考虑桥梁的功能性要求、施工可实施性、检测养护要求和景观要求，结合具体结构形式进行多方案技术经济比较后确定。4）作为加固工程，在技术方案的选择上，应注意节约资源、减少对交通的干扰。2.2 排查验算原则独柱墩桥梁梁体倾覆病害的发生具有明显的阶段性，桥梁结构在行车偏载影响下，表现出某一单向支座脱空现象，此为倾覆第一阶段，也是倾覆过程的开始；随着荷载的持续增加，单向支座依次持续脱空，边界条件呈现非线性，致使桥梁上部结构倾覆力矩达到或超出桥梁结构自重所具有的抗倾覆力矩而引发梁体失稳，此为倾覆第二阶段，也是结构失稳的临界状态；之后，上部结构的支撑体系不再提供有效约束，上部结构变形或受力失稳

4、，以致倾覆、垮塌，支座、下部结构连带损坏，是结构失稳的最终状态。3 加固施工技术3.1 工艺流程3.1.1 墩柱加固及支座安装承台开挖放线定位承台/墩柱的凿毛孔位确定承台/墩柱的钻孔清孔界面剂涂刷灌注植筋胶植筋固化与保护抗拔力测试钢筋绑扎模板安装楔形钢板、支座、垫石及钢箍安装混凝土浇筑拆模养护。3.1.2 钢拉杆安装工作平台搭设孔位确定钻孔清孔注入锚固剂螺栓放置固化与保护抗拔力测试钢板焊接与安装钢拉杆安装探伤检验涂刷防腐层（本文不具体赘述流程）。3.2 施工准备按照设计图纸，将墩柱横纵轴的十字控制桩根据墩柱中心控制坐标进行测设，确定墩柱中心，并画出相应的外边线。控制点的标记应稳固显眼，以油漆标

5、注并编号。采用双检制进行测量放线，按复核签认制落实交底。3.3 凿毛为保证新旧混凝土的结合能力，须采用专门的凿毛器对原承台/墩柱进行凿毛，深度至少为 6mm，保证无疏松石子与软弱浮浆，露出硬实基底，再用钢丝刷清洗掉表面的浮碴。凿毛施工按从上至下进行，旧构件中的蜂窝、孔洞等缺陷不得遗漏，外露钢筋应采用除油、除锈和防尘处理。3.4 钻孔放样确定钻孔的准确位置，为避免与原钢筋碰撞，钻孔前应探查承台/墩柱中的钢筋位置。钻杆在钻孔过程中应保持平稳，不得出现斜孔。用同强度等级的砂浆对废孔进行填塞封堵，钻孔完成后，彻底清除孔内杂质，保证后续植筋的连接强度。本工程所设计的植筋直径为 22mm、25mm、28m

6、m，相应的钻孔直径扩大约 56mm，分别为 28mm、30mm、34mm。3.5 涂刷界面剂混凝土界面剂采用水泥基类型，将混凝土基面用高压水枪冲刷干净并保持湿润状态，等待饱和面干后，涂刷两遍界面剂，第二遍应待第一遍界面剂面干后进行涂刷。3.6 植筋对所用植筋与植筋胶的型号、规格等进行检测，保证钢筋干净、平直、无锈蚀杂质，垂直偏差在 2mm 之内，植筋胶各项性能符合设计要求。借助专门的注射器进行植筋胶注入，本次植筋胶选用辛普森牌。注射时将混合管伸至孔底，边注胶边提升，使胶体分布均匀。注胶结束标准为胶体充填 2/3 的孔深，插入钢筋后有部分胶体溢出。钢筋应快速一次性插至孔底，过程中宜沿同一方向旋转

7、，再将孔口多余胶体抹平。对于较大直径的钢筋，为保证钢筋插入完全，可用铁锤敲击钢筋端部。植筋胶一旦固化完成，即不得对钢筋产生扰动。3.7 安装楔形钢板、支座、垫石与钢箍安装施工时，设计制作升降架，以保证浇筑混凝后，楔形钢板和支座能够紧贴于箱梁。升降架由千斤顶控制上下，利用模板为底座支撑，使楔形钢板顶紧箱梁，并通过预埋的 4 根锚栓实现锚固连接。根据箱梁纵横坡考虑确定四角厚度，保证钢板底面在安装完成后处于水平状态，将楔形钢板通过环氧树脂和植入螺栓黏固于梁底。根据施工现场实际的箱梁纵横坡与标高，确定支座和垫石的安装高度。为保证钢板、支座以及垫石之间紧密贴合，可利用钢板下方的可调螺杆对支座施加相应的预

8、压力，依次保证桥梁服役过程中支座真正起到受力作用。支座与楔形钢板以及垫石之间，均通过环氧树脂黏结固定。在施工过程中，必须检测支座下钢板与梁底的垂直距离，保证安装后符合要求。垫石下方的螺杆可提前焊接于墩柱钢筋上，保证垫石位置与稳定性。同时，用钢筋制作一定高度的平台，以确保橡胶支座和垫石的标高，平台支撑可考虑利用新增墩柱的钢筋。安装完成垫石和橡胶支座后，可通过调节螺杆螺母实现与箱梁的顶紧状况。最后安装 U 形钢箍，所用钢板应经过校平处理，再经由卷板机与工装台制作成形，将规定直径的半圆形钢护套按设计高度进行加工，并于上下边沿处相应位置钻设 4 个螺栓孔，用以确保扩建混凝土的厚度与定位。在工厂内将制作

9、完成的钢板进行预拼装，将编号和标识等标注于对接头焊口处。拼装时检测焊接坡口大小与根部间隙等，修正不合格构件。检查无误后封闭焊接形成半圆形钢箍，打磨焊缝位置使之平整，然后进行防腐防锈处理，环氧富锌漆涂刷两遍后，最后外涂浅灰色面漆。3.8 混凝土施工本次项目施工现场场地紧张，考虑采用泵车进行浇筑。混凝土通过插入式振捣器结合附着式高频振捣器进行振捣，快插慢拔，严控振捣时间，既不过振也不漏振，确保混凝土密实。混凝土施工至距离墩柱约 40cm 时，进行钢筋网片铺设，再采用自密实混凝土进行墩顶区域的浇筑。自密实混凝土浇筑在墩顶钢箍内，钢箍应焊接完好无缝，模板拼缝不得大于 1.5mm。浇筑墩顶区域时，尽可能

10、减少在浇筑范围内的分层数量，使用钢筋棍插捣密实，必要时可采用锤子轻敲 U 形钢箍，通过振动辅助混凝土的流动。混凝土完成浇筑后，立即覆盖以塑料布或无纺布，避免水分散失，待终凝后马上洒水养护 14d。结束语本项目中的城市高速公路互通立交桥在经过抗倾覆加固后，拆模后的墩柱混凝土观感良好，新旧混凝土接槎处无裂缝，检测的混凝土强度符合设计要求，达到了理想的加固效果。本文所述工程实例成功应用了桥梁中墩增设抗倾覆支座加固设计与施工技术，有效地保证了桥梁抗倾覆能力，可为此类桥梁加固工程提供经验与参考。参考文献：1 交通运输部.公路危旧桥梁排查和改造技术要求:交办公路函2021321 号Z.北京:交通运输部,2021.2中华人民共和国交通运输部.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范:JTG 33622018S.北京:人民交通出版社,2018.3 中华人民共和国交通运输部.公路桥涵设计通用规范:JTG D602015S.北京:人民交通出版社,2015.