某双柱式桥墩病害成因分析及维修加固方案探讨

苏　龙　周礼平

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司　贵阳　550081)

某双柱式桥墩病害成因分析及维修加固方案探讨

苏龙周礼平

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司贵阳550081)

摘要以某双柱式桥墩维修加固为工程背景，通过对桥梁病害及成因进行检测和分析，得出了桥下大方量填土是导致墩柱水平环向裂缝、不均匀偏位和盖梁扭转破坏的根本原因。基于该桥下部结构病害严重且其承载能力不足，对维修加固方案进行了比选和探讨，最终采用了安全可靠、经济实用的维修加固方案。

关键词桥墩偏位病害成因维修加固

某简支工字型梁桥为12×30mI型预应力混凝土简支梁，桥梁全长380m，共分为2联，桥梁设计荷载等级汽车-超20、挂-120，净宽9.75m，2～5号桥墩墩高分别为20,36,43,45m。桥台为重力式U形桥台；桥墩为双柱式圆形墩，直径2m；基础为挖孔桩基，直径2.2m。由于桥旁某施工单位将大量弃渣违法倾填于1号桥台至5号墩之间，最大填高达16.7m，全部填方达6万余m3，致使该桥桥墩墩柱出现大量水平环向裂缝，墩柱不均匀偏位，盖梁开裂，支座剪切变形等病害。见图1。

图1　桥梁下方弃渣堆积体示意图

1外观检测及病害原因分析

通过对该桥进行全面检测，发现上部结构无明显病害。2-1号墩柱、4和5号桥墩4个墩柱均出现水平环线裂缝，并且盖梁开裂，各桥墩墩柱出现不同程度的偏位[1]，其中5-2号墩柱偏位达13.7cm，另外部分支座出现开裂、脱空和剪切变形等病害[2]。根据《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/TH21-2011)的相关规定，各构件的病害、原因和评定结果汇总见表1和表2。

根据《公路桥梁技术状况评定标准》的有关规定，桥梁第一联技术状况评定为4类。

表1　2号桥墩技术状况评定汇总表

表2　4，5号桥墩技术状况评定汇总表

1.2承载能力验算

根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/TJ21-2011)相关规定以及桥梁检测结果，通过检算，发生裂缝、偏位的4和5号桥墩墩柱及盖梁承载能力均不能满足规程要求[3]，而2号桥墩墩柱和盖梁承载能力均满足规程要求。

1.3结论

根据《公路桥涵养护规范》和《交通运输部关于进一步加强公路桥梁养护管理的若干意见》(交通运输部文件交公路发[2013]321号，2013年5月22日印发)的规定：4类桥梁应进行大修或改建，及时进行交通管制或关闭交通。因此建议对桥梁继续关闭交通并对第一联进行大修或改建[4-5]。

2维修加固方案

根据支座、墩柱和盖梁的病害状况，采取相应的加固方案[6]，具体方案如下。

②设计深度不够。年度实施方案的编制应达到初步设计的深度，而不少县还存在一定差距。突出表现在：工程规模的确定依据不足，如水源工程中塘、坝等水文分析计算不完善；有些沟渠断面大小不是严格按照其设计流量确定的；部分建筑物缺少必要的结构计算等。

2.1左幅2～5号墩顶支座处治

考虑到左幅桥2～5号墩顶部分支座出现开裂、脱空和剪切变形等病害，在墩柱和盖梁加固完成后顶升主梁进行支座更换。

2.22号墩柱和盖梁加固方案

(1) 封闭桥梁正下方的施工通道，禁止车辆通行。

(2) 对2-1号墩顶盖梁采用灌浆和封闭处理，对2-1号墩柱在对裂缝进行灌浆和封闭后采用粘贴碳纤维布对裂缝局部区段进行加固[7]。

2.34，5号墩柱和盖梁加固方案

方案一。桩基承台+整体外包成矩形墩，见图2。

(1) 在4和5号桥墩桩基础附近增加4根桩基础，和原来的2根桩基础总体浇筑形成桩基承台。

(2) 对墩柱和盖梁裂缝进行封闭和灌浆处理。

(3) 对墩柱周边和盖梁下缘进行植筋并外包钢筋混凝土，使桥墩2根墩柱整体外包成矩形墩。

(4) 对盖梁两侧面采用钢筋混凝土外包加固。

方案二。桩基承台+墩柱独立外包成矩形墩，见图3。

图2　加固方案一(单位：cm)

图3　加固方案二(单位：cm)

(1) 在4和5号桥墩桩基础附近增加4根桩基础，和原来的2根桩基础总体浇筑形成桩基承台。

(2) 对墩柱和盖梁裂缝进行封闭和灌浆处理。

(3) 对墩柱周边和盖梁下缘进行植筋，使桥墩2根墩柱独立外包成矩形墩，2墩柱之间增设中横梁。

(4) 在墩柱顶部增设顶横梁，通过植筋与原有盖梁形成整体，另外对盖梁两侧面和端头均采用外包混凝土加固。

方案三。4-22.5m先简支后连续T梁方案

将该桥第3跨、第4跨、第5跨上部结构和第4、第5号桥墩盖梁及墩柱拆除，将原来的3-30m工字梁桥改建为4-22.5m先简支后连续T梁桥。

3维修加固方案比选

通过对该桥病害原因分析、针对该桥属于应急抢险工程的实际特点，通过对10余种维修加固方案的比选，最终选择了如表3所列的3种加固方案在专家评审会议上探讨。

表3　方案比选表

通过专家评审会激烈的讨论和研究，最终确定方案一作为该桥4和5号桥墩的维修加固方案。

4结语

鉴于本次桥梁事故定性为应急抢险，因此桥梁维修加固工期起着决定性的作用，同时为了加固效果达到最佳，通过对10余种维修加固方案进行反复对比和筛选，最终确定的方案一经济适用、工期短，对交通影响最小，并且加固效果好，病害得到了彻底解决，无任何安全隐患，完全符合应急抢险工程的特定背景。通过对本次桥梁维修加固设计方案的比选及教训总结，一方面，此类桥梁事故本不该发生，类似桥梁事故应该引起相关桥梁管养单位的警觉和桥梁周边施工单位的反思；另一方面，该桥维修加固方案可为高速公路桥梁的养护和类似桥梁维修加固提供经验。

参考文献

[1]JTGF80/1-2004公路工程质量检验评定标准[S].北京：人民交通出版社，2011.

[2]JTG/TH21-2011公路桥梁技术状况评定标准[S].北京：人民交通出版社，2011.

[3]JTG/TJ21-2011公路桥梁承载能力检测评定规程[S].北京：人民交通出版社，2011.

[4]JTGH11-2004公路桥涵养护规范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[5]交通运输部.关于进一步加强公路桥梁养护管理的若干意见[Z].交通运输部文件交公路发[2013]321号，2013-05-22.

[6]陈开利，王邦楣，林亚超．桥梁工程鉴定与加固手册[M]．北京：人民交通出版社，2004.

[7]JTG/TJ23-2008公路桥梁加固施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2008.

AnalysisofDamageCausesandSchemeofReinforcementof

aDouble-columnPierBridge

Su Long, Zhou Liping

(Guizhoutransportationplanningsurvey&designacademeCo.,Ltd.,Guiyang550081,China)

Abstract：Inthispaper,takingdouble-columnpiermaintenanceastheengineeringbackground,throughthetestingandanalysisofdiseasesandcausesofthebridge,itisfoundthatthebasicreasonofpierhorizontalcracks,unevendeviationandcapping-beamdamageisgenerousamountoffillingsoil.Duetoseriousdiseaseofsubstructureanditsinsufficientbearingcapacity,throughcomparisonanddiscussionaboutthebridgemaintenancescheme,thesafe,reliable,economicalandpracticalschemewasadoptedatlast.

Keywords:pierdeviation;reasonsofdiseases;maintenanceandreinforcement

收稿日期：2014-09-10

StudyandDesignofLargespanMulti-archStentsinMountainArea

Zhao Yang, Wang Jianjin

(GuizhouTransportationPlanningSurvey&DesignAcademeCo.,Ltd.Guiyang550081,China)

Abstract：Based on a six-span continuous deck arch bridge, detailed description of stents design process of main arch is presented and the related researches are performed in this paper. According to engineering characteristic, steel arch lower connecting with the structure of steel pipe column is adopted as the scaffolding system. In order to ensure the pouring quality of the main arch and the safety of the construction process, large general finite element software Midas Civil is used to perform FEM simulation analysis of stents and analyze the stents stress, deformation and stability under the corresponding load to achieve the safety design of the structure.

Key words:deck arch bridge; stents; finite element; safety design

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.01.010