墩柱病害处治方法研究

黄星瑞

（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州 贵阳 550081）

0 引言

公路桥梁尤其是城市道路桥梁，往往由于空间因素的影响，无法在发生病害后通过吊起梁片进行处治，而往往采用卸载墩柱再处治，导致病害处治风险提高，工程费用增加。

由于桥墩病害的多样性，处治常采用增大截面加固法、碳纤维布加固法等办法。在实际工程中，因病害程度各异以及现场复杂程度的变化，常用加固手段可能难以实施，部分工程甚至由于费用过高或者工程难度太大等原因，不得不拆除全部重建。根据装配式梁桥桥墩的高度、重量、跨径、宽度以及结构特点的不同，实际工程中很难对桥墩出现病害后处于什么状态进行定性分析，埋入土层中的基础状态则更加难以把握，这使得常用加固手段使用时的可靠性与有效性也有待商榷。

根据以上分析，为更好处治类似桥墩病害问题，亟需开发一种安全可行、效果明确、费用便宜的处治方法。

1 方法设想

以目的作为导向，研究一种可对桥墩以上的桥梁构造进行支撑的支撑结构，以实现对桥墩拆除重建，确保处治的有效性。

笔者从桥梁满堂支架现浇梁等施工方案中得到灵感，提出可以适当简化支架方案，在安全可靠的前提下进行墩柱等下部构造的病害处理。

对此，提出一种可对桥墩以上的桥梁构造进行支撑的支撑结构，根据普遍适用的支架设计基础上，参考相应文献[1-3]，实现桥墩病害处治。

设置两组分别位于桥墩两侧且沿横桥向布置的支撑架，支撑架顶部对应每梁片均设置梁片千斤顶，两组支撑架间设有若干沿纵桥向设置的盖梁承重梁，盖梁承重梁顶部设顶升盖梁的盖梁千斤顶。

（1）如图1 所示，支撑架包括若干沿横桥向呈两排设置的立柱，立柱在纵桥向需一一对应，立柱顶部间设有分配梁，所有分配梁顶部间设有沿横桥向布置的顶升横梁，梁片千斤顶设置在顶升横梁上，两排立柱间设有加强件。

图1 横断面示意图

（2）顶升横梁顶部沿纵桥向设若干锚梁，如图2 所示，锚梁上螺栓连接有竖直向下延伸并穿过顶升横梁的精轧螺杆，该精轧螺杆另一端螺栓连接在盖梁承重梁上。

图2 纵断面示意图

（3）每根盖梁承重梁上设有两个分别位于盖梁下端两侧的盖梁千斤顶。

（4）每根盖梁承重梁上设有两个分别与盖梁两侧接触的盖梁限位件。

（5）顶升横梁上梁片横坡方向低侧设有梁体限滑装置，梁体限滑装置包括靠梁片竖直设置的竖直件和倾斜件，竖直件下端固定在顶升横梁上，倾斜件一端与竖直件顶端相连，另一端连接在顶升横梁上，所述竖直件与梁片间设有橡胶垫。

（6）顶升横梁上锚梁横坡方向低侧设有盖梁横移千斤顶，盖梁横移千斤顶自由端固定在盖梁限制件上，盖梁限制件固定在顶升横梁上。

2 结构设计

以下将参照图3，对本方法进行详细描述。

图3 构造示意图

图3 所示即为一种可对桥墩以上的桥梁构造进行支撑的支撑结构。其中，基础上设置两组分别位于桥墩两侧且沿横桥向布置的支撑架，支撑架顶部对应每梁片均设置梁片千斤顶，两组支撑架间设有若干沿纵桥向设置的盖梁承重梁，盖梁承重梁顶部设有顶升盖梁的盖梁千斤顶。

该结构中，梁片千斤顶顶起梁片后，布置U25 工字钢及不等厚钢板替代梁片千斤顶使得桥梁的横坡不变，避免梁片上的构造损坏；盖梁千斤顶顶起盖梁后由工字钢替代。

根据桥梁计算模型，在考虑沉降3mm 的情况下，将桥梁原设计单个支点替换成两个支点，核查负弯矩区受力情况，并确认支撑架间的布置宽度L。

支撑架包括若干沿横桥向呈两排设置的立柱，两排立柱在纵桥向一一对应，立柱顶部间设有分配梁，分配梁采用拼I56 工字钢，所有分配梁顶部间设有沿横桥向布置的顶升横梁，顶升横梁采用3 拼I56 工字钢，梁片千斤顶设置在顶升横梁上，两排立柱间设有加强件，加强件为平联和斜撑组成，其组成形式为常用连接形式。该结构中立柱为钢管柱，其由多段在高度方向相连接而成，其尺寸为630mm×12mm。

顶升横梁顶部沿纵桥向设有若干锚梁，锚梁上螺栓连接有竖直向下延伸并穿过顶升横梁的精轧螺杆，精轧螺杆另一端螺栓连接在盖梁承重梁上，连接方便，可调节高度。

每根盖梁承重梁上设有两个分别位于盖梁下端两侧的盖梁千斤顶。

每根盖梁承重梁上设有两个分别与盖梁两侧接触的盖梁限位件，避免其朝纵桥向方向滑移。

顶升横梁上梁片横坡方向低侧设有梁体限滑装置，梁体限滑装置包括靠梁片竖直设置的竖直件和倾斜件，竖直件下端固定在顶升横梁上，倾斜件一端与竖直件顶端相连，另一端连接在顶升横梁上，竖直件与梁片间设有橡胶垫，避免梁片朝横坡低侧滑移。

顶升横梁上锚梁横坡方向低侧设有盖梁横移千斤顶，盖梁横移千斤顶自由端固定在盖梁限制件上，盖梁限制件固定在顶升横梁上，该部件在桥墩重建好后桥梁复位时使用。

3 实施方法

3.1 修筑基础

根据相应规范要求[4-5]，对场地进行平整，采用混凝土浇筑厚2m 的矩形基础，基础长宽根据相对立柱距离L 和布设宽度而定，要求混凝土基础承载力满足建模计算荷载要求。

3.2 搭设支撑架

在混凝土基础上布设双排立柱，双排立柱间采用斜撑进行连接；顶部布设纵向工字钢作为分配梁分配双排立柱受力，再在顶部布设顶升横梁，分配横向受力。

3.3 盖梁保留设置

由于盖梁尺寸较大，重新浇筑施工空间受限，若没有损坏，考虑保留盖梁。

以下为保留盖梁的措施方法：在支撑架布置n 根精轧螺杆，螺杆上部采用垫板锁定螺母锁定，穿过锚梁顶升横梁上，与下方盖梁承重梁锁定。使后期盖梁自重荷载通过纵向工字钢分配梁作用到支撑架上。

3.4 顶升装置设置

在梁片侧向布置双拼I25 工字钢梁体限滑装置，通过橡胶垫与梁片相接，避免滑移过程造成梁片损坏。在每片梁片底布置I25 工字钢和钢板，作为梁体的横坡调节装置；再在上方布置梁片千斤顶，用以顶升梁片，使下部构造与梁片脱离。

3.5 高程调节

在梁片顶升后，在梁片底部布置顶升调节钢板，高度为4cm。

3.6 安全监控装置设置

在上部构造落架到支撑架支撑上前，布置监控装置，在整个施工周期对支撑架支撑进行位移受力监控。

3.7 下部构造拆除置换

确认上部构造落架到支撑架上后，对受损坏墩柱外侧保护层混凝土进行剥离，露出墩柱主筋后，采用绳锯进行切割，保留靠近盖梁位置80cm 高度墩柱，方便后续重新浇筑墩柱连接。切割顺序由上到下进行，根据施工空间自行控制切割尺寸，反复进行直至完全切割完成。

3.8 墩柱新建

布置墩柱钢筋笼与上下预留钢筋接头进行连接（采用套筒或者焊接），关闭模板后浇筑混凝土，等待混凝土龄期到位后，拆除模板，新修墩柱完成施工。

4 方法优点

（1）有效隔离桥梁病害区域，使得后续处治方法直观可靠。

（2）可有效扩大桥墩及下部构造病害处治范围。

（3）减少对既有交通运输的干扰，处治与正常通行可同时进行。

5 结语

由于桥墩病害的多样性，常用加固手段会变得难以实施，本方案切实做到成本可控（无需吊梁废梁），效果显著（一体化解决墩柱、盖梁、桩基病害），安全可控，可应对大部分城市桥梁及高速桥梁病害进行处治。