独柱墩桥梁抗倾覆处治（精选4篇）
独柱墩桥梁抗倾覆处治 篇1
当前, 独柱墩桥梁设计的过程中, 设计者通常比较重视桥梁自身的抗弯能力和抗剪能力, 但是对桥梁偏心所导致的超载作用却不是十分重视, 在汽车运行的过程中, 很多汽车都存在着超载的情况, 所以这也非常容易出现交通安全事故, 在相关的规定中并没有给出一个比较详细的规定, 所以独柱墩桥梁非常容易出现失稳的现象, 必须要采取更加积极有效的措施对其加以控制。本文以某个桥梁为例, 对其抗倾覆的安全性进行计算, 同时对安全性能进行计算, 同时也按照工程的具体情况对其进行了加固设计。
1 结构验算
1.1 工程概况
该独柱墩桥梁4 孔1 联, 是预应力混凝土等截面连续箱梁, 梁高1.2~1.335m, 跨径组合为20m+25m+25m+20m, 左右幅桥宽均为7.74m, 单面横坡2%。1, 2, 3 号桥墩采用独柱墩, 为加强桥梁横向稳定性, 2 号桥墩采用墩梁固结形式。桥台是肋板式桥台, 墩台采用钻孔灌注桩基础。
1.2 计算工况
在独柱墩桥梁的设计工作中, 其自身的安全隐患通常体现在三个层面。首先是在承受了偏心荷载的时候, 梁体自身的转矩会明显提高, 跨距越长独柱墩的数量也就会呈现出增多的趋势, 而在这样的情况下, 如果不能提供足够的抗扭作用, 桥梁结构就会产生非常严重的剪扭损坏。其次是独柱墩属于一种偏心受压构件, 如果其在运行的过程中承受了相对较大的偏心荷载, 就会使得立柱可能会出现损坏。再次是独柱墩梁受到了偏心荷载之后, 多支撑点的部分可能会出现脱空问题, 影响了桥梁整体的稳定性。
1) 持久状况下桥梁抗扭承载能力计算。根据相关规范计算截面的抗剪扭承载能力, 转矩设计值Td最大为1878k N·m, 对应允许值为4963k N·m。剪力设计值Vd最大为2817k N, 对应允许值为32160k N。桥上部结构抗扭承载能力符合相关规范, 并且结构的抗扭能力较强, 所以, 抗扭受力最不利位置为固结墩位置。
2) 桥梁在偏载作用的影响下, 上部结构和下部的倾覆性能也会出现一定的变化, 独柱墩之所以哦会出现倾覆的事故通常是因为车辆的或在离心力过大, 这样也就使得支座结构出现了脱空的问题, 在曲线桥梁设计的过程中, 这种问题十分的常见。在活载效应的影响下, 我们对制作反力敏感性进行了全面的分析, 在原公路一级荷载的条件下, 支座通常不会出现脱空的问题, 而实际应用和运行过程中的情况可能会和设计的情况产生一定的差异, 所以, 应该适当的增加一些活载效应, 每一级增加的荷载都应该是原来荷载的2成, 当增加到原来荷载等级的2 倍的时候, 某些内侧制作出现了脱空的问题, 这一桥梁在该荷载条件下有可能会发生倾覆的问题。
3) 独柱墩偏心受压承载能力验算。在验算的时候, 只计算最不利墩柱, 墩高9.1m, 立柱直径1.3m, 立柱箍筋直径10mm, 间距100mm;主筋直径25mm, 一共36 根。计算时, 选取立柱对应最大弯矩工况进行验算。
2 加固设计方案
在原桥梁结构的盐酸当中, 独柱墩偏心承受压力的能力不是很强, 此外, 结构自身的承载力也比较差, 所以结构自身也不是十分的安全和稳, 如果活载效应超过了承载的极限, 独柱墩就可能会存在着十分严重的安全问题, 为了避免这种现象, 在实际的工作中应该对独柱墩支撑在横向的两侧分别设置支撑点, 从而体现出加固的效果。其主要有以下特点:
首先, 在对结构进行加固处理的过程中设置了竖向的支撑点, 而竖向支撑对结构具有一定的约束作用, 这样也就明显的减少了全桥的转矩设计值。在以往的设计工作中, 上部结构通常比较容易受到转矩结构的负面影响, 在设置了竖向的支撑点以后, 上部结构的稳定性大大的提升, 这样也改善了结构整体的安全性。
其次, 在设置了竖向支撑点之后, 立柱的横向弯矩大大的下降, 以前的独柱墩在应用的过程中比较容易受到偏心受压的影响而产生非常严重的破坏现象。在加固处理之后, 独柱墩受到损坏的可能性明显下降, 这样也就使得独柱墩结构自身具备更强的抗荷载能力, 从而提升了结构自身的安全性和稳定性。
再次, 在使用了这种加固方案之后, 因为上部结构的转矩设计值在不断的下降, 原来双制作的位置就可能会产生一定的负反力, 这样也就使得支座的稳定性明显提高, 桥梁结构在运行的过程中安全性明显的提升, 为了更好的保证结构加固的最终效果, 结合施工方案自身的经济性, 提出了以下两种设计方案。
方案一:增设钢管混凝土立柱, 为了更好的确保桥梁的横向稳定性, 减小原来桥墩立柱在施工的过程中所承受的偏心受压作用, 在桥墩原来的立柱横向两侧加设一根钢管混凝土立柱, 这样的加固改造方式使得结构自身的安全性和稳定性明显的提升。因为桥墩承台的尺寸相对较大, 在设钢管混凝土立柱的过程中, 我们可以将其直接搭设在原结构的承台上面, 柱脚施工中主要借助的是植筋的处理方式, 将其和原来的承台紧密的连接在一起。在钢管立柱的类型方面, 在施工中可以选择螺旋钢管, 其直径达到了711mm, 同时壁厚度也达到了13mm。为了更好的保证承台和钢管立柱连接的质量和效果。在钢管当中还加设了植筋。为了有效的提高结构的整体性, 工程施工的过程中采用了H型钢进行加工。在原混凝土立柱和新增的立柱上都要设置钢箍, 这样就可以非常好的确保其和H型钢横系梁能够得到十分有效的连接。
方案二:设置预应力盖梁。这一方案是按照独墩柱具体的情况而提出的另一种加固设计方案。以往的独柱墩立柱的直径是130cm, 这一方案在立柱的顶面上设置了盖梁, 砌块高度为130cm, 厚度为160cm。为了更好的保证工程的质量, 一定要按照工程的具体情况, 采用后张预应力钢筋施工的方法, 预应力钢筋采用的是直径长度为32mm适当的高强精扎螺纹钢筋, 在预应力筋孔道施工的过程中, 采取定向取芯的方式, 施工要在原来的墩柱之内完成。
3 结论
独柱墩桥梁在很多方面都能展现出其自身的优势, 所以在桥梁建设中也得到了广泛的关注和应用, 但是在设计的过程中, 其所存在的安全隐患也必须要受到人们的重视, 在相关的规定中也没有对这一问题给出非常详细的标准, 在这样的情况下, 我们提出了两种可行的方案, 这两种方案一方面可以很好的保证结构的安全性和稳定性, 同时, 其也具有非常好的经济性。无论如何, 设计者在设计的过程中一定要充分的考虑到结构的安全性和可靠性, 这样才能确保交通的安全运行。
摘要：独柱墩桥梁在应用的过程中能够展现出很多方面的优势, 其占地面积相对较少, 同时美观性也非常强。所以在城市交通发展的过程中其也得到了十分广泛的应用, 但是这种结构的横向稳定性有着非常明显的不足, 在规范当中也没有给出一个十分详细而明确的规定, 所以在桥梁运行的过程中容易产生一些安全隐患。主要分析了连续独柱墩桥梁抗倾覆安全评价及加固设计方案, 以供参考和借鉴。
关键词：连续独柱墩桥梁,安全评价,抗倾覆,加固设计
参考文献
[1]王希超.4-20m独柱墩连续梁桥抗倾覆设计浅析[J].北方交通, 2013 (2) .
[2]吴玉华, 蔡若红, 杨育人.独柱墩连续梁桥的稳定影响因素分析[J].公路工程, 2011 (6) .
独柱墩桥梁抗倾覆处治 篇2
目前国内对桥梁横向抗倾覆的研究较少, 相关规范也不是很完善, 而且对此相关的抗倾覆设备的研究更是寥寥无几[1]。现阶段桥梁的设计和验算的重点多集中在桥梁的抗弯承载力和抗剪承载能力方面, 对桥梁结构的整体稳定性关注严重不足, 由于对桥梁结构整体稳定性的重视和关注的不足, 此类由于桥梁倾覆稳定性不足的问题多被忽略, 而且加上对结构整体倾覆稳定性验算的相关规范规定的缺少和缺失, 以及车辆通行的严重超载、超限, 导致桥梁倾覆事件时有发生, 给社会和国家造成了巨大的经济损失以及造成了极其恶劣的影响[2]。现行城市桥梁设计规范提出了保证桥梁整体稳定性的要求, 但未给出明确的验算方法及相应标准[3]。
2 桥梁概况
哈尔滨市公滨路立交桥G线匝道钢箱连续梁桥位于哈尔滨市二环路快速干道中山路与公滨路交口, 是一座多层互通式立交桥。该设计中的6跨钢箱连续梁位于公滨路立交桥的G线匝道上, 桥梁跨径为 (24.4+25+50+50+40+32.912) m。该桥梁结构形式采用如下:上部结构采用6跨单箱三室连续钢箱梁, 下部结构采用圆柱形高墩及钻孔灌注桩基础。部分跨径位于半径为R=2000m的竖曲线上, 部分跨径位于半径为R=85m的平曲线上。经检测发现该匝道6跨, 7个桥墩支座均发生偏移, 横桥向或顺桥向偏移量为0.006mm~0.049mm。
3 抗倾覆桥墩装置
本次桥梁加固采用一种抗倾覆桥墩装置, 此装置为了解决独柱墩连续梁桥在横桥向采用单支撑座支承, 在车道偏载作用下, 可能发生整体横向失稳的问题, 所述装置的示意图如图1所示。
如图所示的装置包括:墩柱 (1) 、碳纤维布 (2) 、六个支撑柱 (3) 、钢抱箍组件 (4) 、和多个连接构件 (6) 。而钢抱箍组件 (4) 包括:多个半圆形肋板 (4-1) 、两个水平支撑板 (4-2) 、多个支撑肋板 (4-3) 、两个半圆形筒体 (4-4) 、四个连接板 (4-5) 和多个长方形肋板 (4-6) 。每个支撑柱 (3) 的上、下端面分别通过一个固定板进行固定, 且通过多个连接件 (6) 将两个固定板进行固定, 一个圆形肋板由两个半圆形肋板 (4-1) 组成, 而且通过四个连接板 (4-5) 将两个半圆形筒体 (4-4) 连接成一个完整的圆形筒体, 三个呈三角形设置的支撑柱 (3) 分别设在每个水平支撑板 (4-2) 的上表面上, 且每个支撑柱 (3) 轴向的中心线与圆形筒体轴向中心线重合。
4 结论
通过提取桥梁博士和Midas civil数据结果分析可知, 采用此新型抗倾覆桥墩机构能够很大程度上改善桥梁抗倾覆能力。到现在, 抗倾覆设计装置已应用到哈尔滨市公滨路立交桥G线匝道钢箱连续梁桥中, 在日后的正常运营中还要对其进行相关问题的研究和数据的观测, 以保证桥梁能够正常的使用。并为之后的工程实践, 以及相关的工程病害研究提供了宝贵的经验, 积累了经验。
摘要：以哈尔滨市公滨路立交桥G线匝道连续钢箱梁桥加固工程为例, 针对目前城市桥梁通常采用的独柱墩连续梁桥存在的受力和结构设计方面的问题和缺陷, 提出一种抗倾覆装置来加固桥梁。提供一种安全可靠的交通装置, 消除桥梁因倾覆侧翻而导致的事故发生, 并为之后的工程实践, 以及相关的工程病害研究提供了宝贵的经验, 积累了经验。
关键词：城市桥梁,独柱墩,抗倾覆装置
参考文献
[1]汪海涛.独柱墩匝道桥抗倾覆研究.
[2]李盼到, 马利君.独柱支撑匝道桥抗倾覆验算汽[J].车荷载研究.
独柱墩桥梁抗倾覆处治 篇3
国内在2007年之前对于验算独柱墩桥梁进行研究中, 往往对其上部结构纵向和竖向静力和动力模型分析的较为透彻, 但对基本可变荷载过渡到横向偶然偏心荷载的影响没有引起足够重视及我国行业规范的抗倾覆系数取值较低等原因的制约。再加之我国车辆超载情况严重, 使得桥梁常处于超负荷的工作状态。当偏心偶然荷载过大时, 独柱桥梁就会倒塌倾覆[1], 危及人民生命安全, 因此, 对独柱墩连续梁桥抗倾覆稳定性研究至关重要。
1 工程概况
某独柱墩桥梁, 左右分幅, 上部结构为8 m×20 m单箱双室预应力混凝土连续箱梁, 四跨一联, 桥面宽度11.6m, 下部结构为钢筋混凝土独圆柱墩, 墩台联端设置悬挑式盖梁。桥梁的曲线半径为90 m, 箱梁的截面积大小为6 m×20 m, 支座数量为20个。
2 抗倾覆验算分析
2.1 验算说明
1) 当桥梁一侧横向偶然偏心荷载超过其自身抗倾覆能力时, 另侧梁底支座即产生负支撑反力, 直至支座脱空, 当横向偶然偏心荷载作用力矩达到并超过整联结构抗倾覆力矩时, 桥跨即可能出现倾覆。上部结构抗倾覆验算稳定系数应满足如下条件:
式中, γqf为抗倾覆稳定系数;Sbk为汽车荷载 (含冲击作用下) 标准值;Ssk为上部结构稳定的作用效应标准组合值。在作用标准值组合下, 桥梁单向受压支座不能处于脱空状态。
2) 在弯桥区域, 如果联内桥墩中所有的支座都处于支座连线内侧以及桥台外侧时, 倾覆轴线则应根据桥台外侧支座连线进行确定;如果联内桥墩的所有支座不仅在桥台的外侧处, 而且还在支座连线外侧时, 倾覆轴线的确定则要依据跨中桥墩支座连线的位置确定。连续梁桥的抗倾覆稳定系数公式如下:
式中Ω—倾覆轴线与横向加载车道所组成的面积大小;
e—横向加载车道与倾覆轴线之间的最大垂直距离。
而且箱梁桥的抗倾覆系数应大于2.5。对连续梁桥的整个倾覆阶段进行分析时发现联端偏载另侧的支座较易发生脱空, 倾覆发生的同时结构受力体系也会发生一定的改变。因此, 在汽车荷载冲击作用下, 支座脱空现象是不允许发生的[2]。由于支座处于脱空状态是桥梁发生倾覆的前提, 所以在判断桥梁是否会产生倾覆时, 可以通过检查汽车荷载影响下支座是否出现脱空来进行判断, 当支座没有脱空, 并且还有比较大的富余量时, 以此为依据来判断该桥是否会出现倾覆的情况。
本桥试验时, 使用了3辆400 k N的车辆进行加载, 后轴轴重300 k N, 前轴轴重100 k N, 对右幅第一联第1#、2#、3#支撑桥跨进行偏载试验。本次试验共分3个阶段加载: (1) 使用3辆加载车辆对1#墩柱进行偏离载; (2) 将3辆加载车辆紧偏右侧首尾连接分别从1#~3#刚接独柱通过; (3) 将3辆加载车辆紧偏左侧首尾连接分别从从1#~3#刚接独柱通过。
2.2 测试结果
1) 对箱梁的横向倾覆位移进行实际测试并对结果进行分析。主要测试内容包括:在偏载作用下, 分别对左、右幅中横向箱梁边缘进行了倾覆位移测试, 在工况一作用下, 1#、5#拉绳传感器则处于受压测, 而2#传感器则处于受拉一侧。在工况一作用下, 拉绳传感器的具体读数见表1, 当在工况二作用下, 所测得位移数见表2。
右幅加载的倾覆位移远远大于左幅加载时所产生的倾覆位移。当进行右幅加载的过程中, 非加载侧支座处上翘位移为4.99 mm时, 表明桥梁存在一定的安全隐患。
2) 对混凝土柱应变测试结果的综合分析。在工况二作用下, 3#墩柱应变曲线如图1所示, 通过对测试结果的分析, 我们发现当偏载车的载重量在1 200 k N时, 连接3#墩柱箱梁的左幅最大拉应变达到210με, 最大压应变为-100με;但相比较右幅与左幅的应变值相差甚远, 由此也表明北幅刚接处出现一定的异常现象。
3 箱梁横向倾覆有限元分析
按照横向倾覆位移所获得的实测数据, 进行系统、全面的分析再经动力有限元建模模型的修正, 我们取得了准确的结构力学模型。对空间有限元的具体分析以及结构稳定性数据的计算得出承载重量在1 200 k N的汽车受自身重力下挠度等值线的表示方法, 如图2所示。通过对有限元进行模拟计算分析, 我们可知荷载力的大小与支座受力情况有着密不可分的关联, 当荷载重量在1 200 k N时, 非加载侧桥台支座A会出现脱空现象, 这也是倾覆的临界条件。
4 加固实施的具体方法
经过全面的试验, 我们发现如下情况: (1) 当3辆400k N首尾相接偏载车队共同作用时, 右半幅的倾覆位移会远远大于与之相应的左半幅, 这也在一定程度上表明南半幅桥梁力学性优于北半幅。 (2) 北半幅3#刚接柱的应变能力比同状态的左半幅小, 则表明3#北半幅刚接柱力学性能较南半幅差。 (3) 从空间有限元模拟计算的数值分析中可知当荷载量在1 200 k N时, 非加载区侧桥台支座会出现脱空现象, 结构位于倾覆的临界位置。
总之, 要提高桥梁的安全性能, 对独柱结构进行加固处理至关重要。本工程在加固时, 可以不考虑上部结构刚接独柱, 只需要考虑铰接柱的加固即可。由于下部基础结构为铰接独柱, 为了提高结构的稳定性, 考虑使用两根直径为1.3 m的钢管混凝土柱或钢筋混凝土柱设置在独柱的两侧, 并在合理的位置设置横系梁。新增的柱要使用橡胶支座和上部箱梁进行连接, 控制好预加力的大小, 避免因应力过于集中, 对结构的工作性能造成影响[4,5]。
5 结论
综上所述, 虽然我国当前的独柱墩桥梁可以达到规范中汽车荷载下的抗倾覆要求, 但是当车辆超载严重时, 就有安全隐患存在。在设计桥梁结构时, 考虑箱梁结构的抗剪强度、抗弯强度和抗裂性, 对桥梁的抗倾覆性方面的研究较少, 由于墩梁固结独柱墩在墩顶位置所承担的横向弯矩比较大, 导致主梁横向倾覆安全隐患大。考虑到上述因素后, 本文结合实际案例对桥梁的抗倾覆能力进行了分析, 并制定了具体的处理方案。具有一定的借鉴参考价值。
摘要：在桥梁工程建设中, 现浇连续箱梁的独柱墩因具有良好的抗扭刚度、整体性以及视觉通透性等特点被广泛应用。但其限制横向偶然偏心荷载能力较弱, 加之设计时对连续梁桥横向稳定性分析深度不足, 常导致后期桥梁运营阶段出现连续梁桥上部结构横向侧移甚至倾覆。基于此, 对独柱墩连续梁桥的抗倾覆的稳定性分析以及加固设计方法进行探讨。
关键词：独柱墩,连续梁,抗倾覆稳定性分析,加固设计
参考文献
[1]袁摄桢.单柱宽幅连续梁桥横向倾覆稳定性探讨[J].中外建筑, 2008, 14 (7) :154-157.
[2]李德锋, 郭威, 王迪.匝道桥抗倾覆稳定性计算与研究[J].山西建筑, 2012, 38 (3) :89-90.
[3]冯苠, 李会驰.公路桥梁独柱墩结构安全风险综述[J].公路交通科技, 2011, 28 (12) :187-188.
[4]李雪辉, 王蕴华.独柱支承连续箱梁弯桥倾覆事故的成因分析与加固设计[J].公路交通科技:应用技术版, 2012, 8 (2) :3-5.
独柱墩桥梁抗倾覆处治 篇4
1工程概况
北京市某立交桥建于1994年, 位于西北三环, 整个立交为三层定向式, 由西北三环主路高架桥及三条匝道桥组成。C和D两条匝道总长781. 45m, 本次抗倾覆加固范围为C、D匝道桥第一联。第一联桥上部结构采用现浇预应力钢筋混凝土连续箱梁, 桥梁中线曲线段半径为400米, 桥梁主梁为单箱单室, 主梁梁高1. 7米; 第一联桥下部结构中墩采用钢套管圆形墩柱, 直径D = 1. 25米, 墩柱采用C40无收缩混凝土浇注, 下接承台及钻孔灌注桩, 桩径1. 5米; 边墩盖梁混凝土强度等级为C45, 3个中墩支座采用球型支座, 边墩支座为4块四氟滑板式橡胶支座。独立支承曲线梁桥具有占用桥下空间小、整体结构美观的优点。 但曲线梁桥在外荷载的作用下会同时产生弯矩和扭矩, 无论采用何种支座布置方案, 曲线梁内总存在扭矩, 使梁截面处于弯扭耦合作用的状态, 其截面主拉应力往往比相应的直梁桥大得多。由于弯箱梁具有较强的抗扭性能, 因此设计中常常采用中间墩为独柱墩的连续多跨曲线梁结构, 而仅在桥跨端部设置抗扭支座。这种设计抗扭跨径较大, 当桥梁的跨数较多跨径较长时, 容易导致对此类结构整体的抗扭稳定性考虑不足。对于独柱支承直线桥梁在车辆偏载的作用下更容易发生倾覆安全问题。独柱支承桥梁抗倾覆安全验算在原设计规范中并没有明确的给出具体的计算方法, 而目前运营中的桥梁常有超载货车在独柱支承桥梁一侧密集行驶, 这也是导致近年来桥梁倾覆事件的发生。目前新版的公路桥梁设计规范已颁布实施, 规范里明确提出了独柱支承桥梁的抗倾覆验算计算方法和细则, 因此有必要对已有桥梁进行倾覆验算, 对倾覆安全系数不满足要求的桥梁进行加固设计。
2可调高支座加固法的工作原理
目前对独柱墩桥梁的抗倾覆加固的主要原则是改变桥梁结构的边界条件, 对其下部结构独柱墩进行加固改造的方式, 一般常用方法有独柱墩与主梁固结、独柱墩两侧设置双墩柱支承、独柱墩改造成片墩、独柱墩顶增设小盖梁[2], 进而增加抗倾覆辅助支座。独柱墩与主梁固结的方法需要验算固结以后温度力和地震力验算桥梁能够满足要求。独柱墩两侧设置双墩柱支承美观方面不足, 独柱墩改造成片墩要考虑桥下是否有空间施工。墩顶增设盖梁的方法, 外观轻盈、对桥下空间占用小。其自重轻, 对原结构基础增加的额外恒载较小; 施工快、周期短, 对桥面交通影响较小, 但对原独柱墩的抗力性能要求较高[3]。加固方法的选择需要根据原墩承载力测算和城市交通需求及道路空间等限定条件综合确定。本文重点研究抗力性能符合要求的情况下可调支座在增设盖梁法中的应用。
增设盖梁法是通过在盖梁顶部加设盆式橡胶支座, 把桥梁上部结构单支座支承改变成双支座或者三支座支承形式, 减小全桥扭矩作用, 调整支座反力, 降低支座脱空的可能性, 提高桥梁结构的整体抗倾覆性[4]。该法需要通过试算确定加固的独柱墩和新加盖梁顶部支座的最优偏移量, 保证结构受力符合各项要求。传统方法将支座安装后根据需要采用插入或抽出钢板的方法调整支座的高度, 但这种方法存在施工复杂, 精度不高等问题。近年来, 具有可调整高度功能的支座开始在一些大型桥梁、铁路和有轨电车的新建过程中进行应用, 可调节支座通过调节措施, 能改变自身的高度, 用于补偿由于地基沉降等原因造成的高差。
目前的可调支座主要有螺纹调高和充填聚氨酯调高两种方法[5]。
( 1) 螺纹调高支座法。螺纹调高支座法通过液压顶升后, 调节调高螺母行程来调节支座高度, 在一定范围内可以无极调整为任意高度。 根据需要, 螺纹调节支座可以上下双向无极调节, 并且可以多次重复调整。多功能螺纹调高支座可自带液压装置, 具备测力等功能, 缺点是使用寿命受到螺纹寿命的影响。 ( 2) 填充聚氨酯调高支座。填充聚氨酯调高支座利用双组份液态聚氨酯橡胶可“液固”转化的原理, 通过设置在支座下部的液体注入通道, 在注压泵的作用下将双组份液态聚氨酯注入支座内部, 使支座上部升高。填充聚氨酯调高支座利用液压泵进行顶升, 不需另外配备千斤顶, 缺点是只能升高不能降低, 并且注液通道只能使用一次, 调整次数有限。
3可调高支座加固法的施工技术
3. 1墩顶外包钢板
在墩柱顶部2米范围内表面清理、凿毛, 采用锚栓固定的方式外包钢板加固, 钢板与原墩顶外包钢板植筋采用改性环氧树脂粘钢胶进行粘接, 钢板顶和底与墩柱接触的缝, 采用封缝胶进行封缝处理。外包钢板箍分为两个半圆进行现场组装焊接, 采用滑轮倒链配合的方式进行吊运焊接安装。
3. 2新增盖梁施工
采用加长水钻钻精轧螺纹钢筋孔道→焊接新建盖梁顶面、底面和侧面钢板→安装可调支座→设置张拉锚区模板→从盖梁顶面钢板预留孔洞浇筑盖梁混凝土→待混凝土强度达设计强度90% 安装精轧螺纹钢筋并张拉→孔道灌浆- - 焊接盖梁端钢板→浇筑锚区混凝土的流程。 由于墩柱为圆柱体, 钻孔机支架无法安装在墩柱上, 需制作专用固定支架作为钻孔机的施工平台, 专用固定支架直接由工厂制作完成后, 运送至施工现场。在专用固定支架上需安装水平尺, 以保证进行钻孔过程中, 支架不会移动从而对钻孔的水平度造成影响 ( 如图1所示) 。
新增盖梁为钢制密闭结构, 且内部预埋波纹管、锚固区钢筋、钢板加劲肋等, 因此工序质量控制重点是确保混凝土浇筑饱满、密实。墩柱盖梁施工部位高度为9m, 且由于盖梁能够预留的浇筑口较小, 因此采用密闭泵送的方法进行自流平免振捣混凝土浇筑。在预留浇筑口位置密闭焊接泵管接头, 与泵送管带连接; 在盖梁顶板加劲肋板预留纵向排气孔, 在盖梁顶板预留观测孔和出气孔; 严格控制C45自流平混凝土的流动性和地泵泵送压力, 确保混凝土浇筑质量。
3. 3可调高支座的选用
调高支座利用盆式支座, 下支座板盆腔与橡胶板作为调高介质填充腔, 利用下支座板的填充通道将填充料填充到支座盆腔内, 填充料在填充时为液态, 填充完成后, 在一定时间内变成固态, 固化后填充材料各项性能指标与橡胶板一致, 与橡胶板一起成为满足支座转角的柔性固体材料。调高支座调高量0 - 20mm, 设计转角不小于 ± 0. 02rad, 适用温度- 40℃ - 60℃ , 主要承担汽车偏载反力[3] ( 如图2所示) 。
3. 4调高支座上、下套筒及上、下调平钢板的加工与安装就位
抗倾覆加固工程安装可调高支座, 每个支座包括4个上套筒 (含上锚杆) 和4个下套筒 (含4个下锚杆) 。上套筒安装需要对箱梁底部进行精确放线, 然后进行箱梁底钻孔, 通过上套筒植入试验, 使上套筒与箱梁底孔道间的缝隙内饱满的注入植筋胶。下套筒安装需要在新增盖梁中预埋。上调平钢板的精密加工, 能保证在上调平钢板底部水平的情况下, 使上调平钢板顶部与箱梁底更紧密的结合, 以保证后续支座的受力状况垂直稳定。由于是桥梁加固施工, 箱梁底部既有横坡又有纵坡, 对箱梁原有结构不能进行坡化, 故为了保证支座安装水平, 支座上调平钢板就需要根据箱梁底部实际横纵坡情况加工成四面坡楔型结构, 确保上调平钢板底部水平, 顶部与箱梁底紧密贴合, 使上部结构可自由变形而不产生额外的附加内力 (如图3所示) 。
3. 5调高支座聚氨酯的注入和调高
根据设计确定的支座顶升力, 采取分级顶升原则, 即: 预加力— 30% —60% —100% —持荷观察。调高时, 利用百分表实时监测并记录支座实际调整高度, 并通过预加力阶段调试检查调高设备实际工作状态; 每分级阶段之间保留5 - 10分钟时间间隔, 以完成监测读数及支座检查工作, 主要检查支座上升是否稳定、连续, 盆腔密闭性是否完好; 持荷观察阶段预留时间应保留10 - 20分钟为宜, 主要完成监测读数 ( 支座稳定工作状态下数据) 和支座工作状况观察 ( 密闭性、稳定性) , 若支座反力在达到设计要求后, 于观察阶段回落, 则及时再次进行调高以达到设计反力, 并进行观察, 直至调高施工结束后持续2 - 3天, 所测反力不再变化为止。
4可调高支座调高过程中的应力布点及监控
采用MIDAS IVIL有限元程序对桥进行建模计算分析, 建立空间梁单元模型。主梁采用单梁法模拟, 原桥的桩基础采用在基础顶部嵌固的方法模拟, 墩柱采用梁单元模拟, 中墩及边墩支座考虑三个方向的刚度来模拟。先进行成桥计算, 体系形成后, 在现况支座两侧增加顶力, 计算出顶起特定位移需要的顶力。在调高施工过程中, 采用的是双控原则 ( 顶力控制和位移控制)
4. 1应力监控
按照盆式支座设计规范, 承压橡胶板的容许应力[σ]=30MPa, 即:
4. 2位移监控
C、D匝道第一联为半径较大的曲线匝道 (如图4所示) 。根据设计要求, 支座调高需要分级控制实施, 达到缓慢均匀调高, 保证调高顶升的安全性和可控性, 并建立C匝道偏载计算模型 (如图5所示) , 通过预设施工中的荷载, 分析施工过程对桥梁结构的影响。支座调高施工完成后续监测观察, 新增支座仍可与主梁保持密贴状态, 能保证支座在倾覆荷载下正常工作, 达到抗倾覆的目的。支座调高施工顺序和主梁位移监测见表1 (以C匝道桥第一联为例) 。
从表1的测试结果可知, 在不同调高施工工况下, 主梁底面各标定位置的位移变化较小, 满足桥梁加固施工的技术要求, 而且测试结果与有限元计算模型的计算结果基本一致。通过建立有限元模型可较好地模拟桥梁加固施工中的应力和应变, 为桥梁的安全施工提供指导。
5结语
采用可调高支座法对独柱墩桥进行抗倾覆加固安全、可靠、易施工, 在独柱墩内外侧增加调高支座改变了桥梁支承体系, 加大了受力截面, 增加了有效支点。应力监控和位移监控均说明可调支座增设盖梁法是一种有效的、先进的解决独柱墩桥梁倾覆问题的加固方法, 加固后桥梁抗倾覆安全系数得到了很大提高。桥梁抗倾覆加固完成后如有条件可进行荷载试验, 以荷载试验数据可以进一步证明桥梁加固的有效性, 和理论计算倾覆安全系数对比验证, 也可为后续其他类似工程提供基础和依据。
摘要：独柱墩桥梁在偏心超载作用下, 由于本身抗倾覆能力较弱可能发生整体横向失稳, 从而引发桥梁安全事故。本文分析了现有独立墩防倾覆加固技术, 重点研究了可调高支座在增设盖梁加固法中的应用, 并以北京市最近实施防倾覆加固大修改造的某大桥为例, 详细介绍了支座安装调高过程。
关键词：桥梁工程,可调高支座,独柱墩桥,抗倾覆加固
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