某桥梁受损盖梁及立柱抢修加固设计应用分析

张新

摘 要：针对某桥梁受损盖梁及立柱采取了抢修加固设计方案进行介绍，阐述桥梁抢修方案设计的基本原则、设计要点及应急抢修流程，给出了抢修关键阶段的具体设计及具体施工方案，为今后类似工程提供参考依据。

关键词：受损桥梁；加固设计；技术措施

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2016.23.123

1 工程概况

某受损桥梁结构形式为装配式预应力混凝土连续小箱梁桥结构，梁高13m跨径组合为6×20m加5×20m，桩基采用C25混凝土，10cm厚沥青混凝土铺装层桥面铺装为8cm厚C40混凝土铺装层，箱梁采用C50混凝土，墩柱、盖梁采用C30混凝土，该幅6号立柱高度达12m，基桩桩径为1.5m，地质条件为黏土或粉质土，下有卵石夹层，经现场调查，地面高程堆积的泥石流比原设计地面高程高出约10m。位于6×20m跨的6号墩右幅桥梁最外侧立柱构件出现倾斜断裂，上部桥面结构下陷，严重阻碍了交通通行。现就受损桥梁采取了抢修加固设计设计要点及应急抢修流程，给出了抢修关键阶段的具体设方案。

2 受损盖梁及立柱抢修加固设计方案基本原则

针对以上病害总体情况及重难点分析结果，设计和施工方案的确定应遵循以下几点原则：

（1）加固设计方案应对症下药、标本兼治。（2）安全性原则。既要考虑各种病害导致结构承载力的降低，也要考虑加固措施及其施工过程对结构承载力的不利影响，特别是对原结构的损伤，应尽量减至最低程度。（3）方便施工原则。加固方案的制订要充分考虑当地施工条件和难度，方便施工。（4）经济性原则。加固措施在满足功能要求的前提下，应兼顾经济性原则，避免不必要的浪费。（5）动态设计原则。边施工、边监控、边调整。旧桥加固有别于新桥，设计方案和施工工艺均应遵循动态设计原则，不断完善施工工艺，并根据监控结果及时调整设计。施工单位进场后，若发现新的病害或病害情况与检测报告有明显差异，应及时与设计方联系沟通，待核实后确认具体实施方案。

3 受损盖梁及立柱抢修加固方案总体设计

3.1 加固设计要点抢修加固的主要目标是恢复结构原有正常使用功能

根据现场检测结果以及病害成因，提出抢修加固设计要点如下：

（1）对桥梁西侧建筑垃圾逐渐开挖放坡。（2）为6号墩受损盖梁设置临时钢斜撑。（3）桥下淤泥清理，在6号墩两侧设置桥下临时钢立柱支撑并顶升主梁。（4）拆除6号桥墩立柱及以上盖梁，重新浇筑新立柱和盖梁。

需要说明的是，加固所能达到的目标是建立在平时对桥梁进行完善养护和规范化施工基础之上的，若施工不规范、养护不得当，加固的效果也会随着时间的推移而逐渐减弱直至丧失。根据此次加固的原则，对已有病害予以清除，实际操作时应尽可能不损伤原桥无病害部分；充分考虑维修及加固新增构造物与原结构的连接，使新旧结构形成整体，共同协调工作；施工方便、可行，同时尽可能减少对交通的影响。

3.2 加固设计流程

在具体的施工过程中，施工单位可结合业主要求、工期安排、自身施工经验及施工条件等对施工流程进行优化，在确保施工质量的前提下，最大可能地缩短抢修工期和减少对交通的影响。（1）桥下清淤及临时钢立柱的扩大基础及承台施工。（2）桥下钢立柱及钢横梁吊装。（3）架设千斤顶顶升支撑主梁。（4）拆除受损盖梁和立柱。（5）钢筋绑扎、支模重新浇筑新立柱和盖梁。（6）顶升更换支座完成体系转换。（7）临时支撑拆除，荷载试验及部分病害处理。（8）恢复交通。

3.3 盖梁临时斜撑设计方案

为保证桥下施工的安全性，受损盖梁临时支撑采用在盖梁外侧临时斜撑方案，通过新增加临时桩基、承台和斜撑来实现。设计要点包括：（1）首先进行第一次开挖卸载，在受损的6-6号立柱内侧进行反压荷载，待变形稳定后进行下一步施工。（2）在6号墩横桥向外侧距6-6号立柱4.45m处浇筑2根临时支撑基桩，设计桩径1.2m，有效桩长19.9m。（3）桩顶承台总高度2m，横桥向宽度2.7m。承台上通过预埋件连接支撑斜撑。斜撑采用2根壁厚16mm的无缝钢管。安装时先支撑盖梁底端，在钢管底部设置楔形钢板调整高度。

3.4 主梁临时支撑设计方案

为使上部结构恢复原来状态，保证桥面线形，同时满足桥下立柱、盖梁的设计高程要求，采用上部结构整体顶升方案。经研究确定采用扩大基础+竖向钢立柱的支撑方式。具体的设计要点包括：（1）待盖梁临时斜撑施工完毕且结构稳定后，清除桥下淤泥，开挖基坑。（2）基坑开挖完成后在其全部范围内铺设60cm厚碎石垫层，分两次压实。（3）在碎石垫层上浇筑20cm厚C30混凝土垫层。（4）施工钢筋混凝土扩大基础，基础横桥向长15m，纵桥向宽2.Sm，高1.5m。（5）在扩大基础上安装咖630mm，壁厚16mm的无缝钢管，安装中心对应上部小箱梁中心，每层共5根钢管，钢管内灌砂注水，同时在其高度中心处设置水平连接系。（6）顶升过程中千斤顶采用与支座相同的布置形式，单片小箱梁采用两个千斤顶。具体的设计：（1）待搭设完临时支架、盖梁，预压完成后，安装油泵和千斤顶并检查。（2）采用相同型号的千斤顶，并采用同一油泵供油。（3）千斤顶应缓慢、分级加载，周期性顶升。（4）施工过程中进行变形监控。根据桥下空间吊装要求，保证新旧结构的整体性，6号桥墩立柱处桩基顶150cm以上部分采用分块切割后吊装，距桩基顶150cm以下采用人工凿除，受损6号立柱则凿除至桩基顶面以下100cm。具体的设计施工工序包括混凝土切割和混凝土凿除。混凝土切割流程为：施工准放线——切割设备就位——混凝土——切割——切块吊装清理现场。（1）施工准备：确保施工现场水通、电通。在切割过程中采用冷水进行切割设备降温和清除扬尘。在切割区域周围组织有序排水，防止施工用水污染周围环境。（2）分块放线：依据施工图纸和现场勘查结果，放线将实体分层、分块切割。计算切割块的重量，需满足起重设备的重量要求和运输空间的要求。（3）切割设备就位依据切割线选择合理的切割位置，安装切割设备。采用在混凝土实体上钻孔，用膨胀螺栓固定设备底座。（4）混凝土切割采用金刚石蝶式锯片切割，将原混凝土全部拆除，采用分块分段作业，切除时控制切割深度。混凝土凿除：（1）定位放线，按照图纸的要求，用墨线弹出应凿除的混凝土轮廓线。（2）施工时，采用气泵风镐机械。凿除时，应向内预留10cm（采用人工凿除剩余部分混凝土），防止机械凿除时引起周边混凝土的松动，影响其混凝土的强度，且利于尺寸的控制。（3）先凿除表层混凝土，凿至一定深度后，再从侧面继续凿除，直至凿完，同时清理钢筋上残留混凝土。（4）人工用锤子和钎子剔除剩余10cm厚混凝土，用无油压缩空气机清理干净。

新浇筑桥墩采用与原桥相同的几何尺寸。立柱纵筋采用直径为22mm的三级钢筋，钢筋中心间距14.3cm，外侧采用直径为8mm的螺旋箍筋，箍筋间距20cm，加密区为10cm，内侧采用直径为22mm的圆形钢筋骨架，单根立柱布置6道，平均间距1.6m。盖梁顶底板纵筋及弯起钢筋直径均为28mm的三级钢筋，箍筋则采用直径为10mm的圆钢。

待新立柱及盖梁浇筑完成，达到规定强度后，应安装橡胶支座，完成体系转换，恢复桥梁的正常受力状态。

体系转换过程中重点包括以下设计及主要施工要点：（1）体系转换中梁体顶升及回落方案可参看梁体初始顶升方案。（2）梁体顶升过程中，应对梁体的纵向及横桥向变形进行监控，同一截面处的相邻小箱梁的横向位移差和纵向位移差均应小于1mm。（3）设计桥梁顶升量为0.5mm，达到设计顶升量值（0.5mm）后应停止顶升，完成支座安装。（4）梁体回落时，为避免桥孔结构倾斜，应控制落梁速度，并注意各千斤顶工作状态是否均衡。

4 结束语

受损盖梁及立柱表现良好，新老混凝土结合面没有出现微裂等现象，说明新老混凝土结合状况良好，达到了设计加固的目的。该方法也为今后桥梁加固特别是盖梁加固提供了新的思路，但是自密实混凝土的弹性模量比普通同标号混凝土低15%，应引起今后设计者的注意。结构设计是保证桥梁质量的第一道关口，必须精心设计，确保设计安全、合理。

参考文献

[1]宋随弟，祝兵.承载力不足盖梁的加固设计[J].桥梁建设，2005，（06）：41-43，47.

[2]邓陈记，周指示.桥墩盖梁的加固设计与施工[J].中外公路，2010，（03）：165-167.

[3]吕燕荣.中小跨径桥墩盖梁的受力与加固分析[D].西安：长安大学，2012.

[4]刘志刚，黄鹏.桥墩盖梁加固设计与施工探讨[J].交通科技，2014，（03）：66-69.