大橋加固設計分析

導語：大橋加固設計分析一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:本文介紹姐告大橋、姐告新大橋樁基加固設計，兩座大橋處于瑞麗江河流上平行而建。由于上、下游河沙被大量采挖，河床線變遷較大且下切嚴重，覆蓋層顯著降低，導致樁基有效樁長減少，經有資質單位的檢測，大橋評定為4類橋，必須立即對沖刷嚴重的橋梁樁基進行加固維修，保證橋梁結構處于安全狀態。

關鍵詞:姐告大橋;姐告新大橋;檢測;樁基承載能力;加固設計

姐告大橋位于G320滬瑞線K2632+975處，為橫跨寬約450m的瑞麗江而設，是德宏瑞麗市通往姐告經濟開發區和緬甸國家一級口岸木姐地區的重要陸路橋梁，由姐告大橋、姐告新大橋組成，新老橋組合為4車道城市橋梁，其新橋位于老橋下游，新老橋平行，凈距2m，建筑風格一致，分別于1992年、2005年建成通車。姐告大橋長456.82m，橋面總寬11.5m，車行道寬7.0m，上部結構為5×20m工梁+5×30mT梁+5×20m工梁+5×20m工梁;姐告新大橋長456.82m，橋面總寬12m，車行道寬7.5m，上部結構為5×20m工梁+5×30m工梁+5×20m+5×20m工梁;全橋采用矩形板式橡膠支座，伸縮縫類型為異型鋼伸縮縫，下部結構為雙柱墩，鋼筋混凝土樁基礎，樁柱式輕型橋臺。設計荷載等級為:汽車－20級、掛車－100，七級通航。根據2015年橋梁檢測報告，大橋總體技術狀況等級評定為4類橋，需進行加固才能滿足結構安全和正常使用要求。

1橋梁主要病害

1.1上部結構。(1)上部結構病害主要發生在姐告大橋的工梁上。有35片工梁靠兩端梁端附近有豎向或斜向裂縫，部分裂縫以腹板未中心左右對稱，縫寬δ=0.16mm～0.4mm。(2)T梁翼板底部多處鋼筋銹脹，混凝土破損，露筋;工梁有多道小板混凝土破損，露筋，流水下滲，鋼筋嚴重銹蝕，部分鋼筋已銹斷;部分橫隔板A面下部混凝土破損、混凝土空洞、露筋。1.2下部結構。(1)蓋梁橫向、豎向裂縫:部分蓋梁在墩柱上方有豎向裂縫，長度約為蓋梁高度1/3，縫寬δmax=0.1mm(2)4#～12#墩基礎:墩基礎被流水沖刷，樁基外露1～6m，樁基縮徑，部分箍筋、主筋嚴重銹蝕。(3)受流水長時間沖刷和浸泡，樁基混凝土保護層被磨耗、侵蝕變薄，隨流水帶走，接著墩身變薄，樁基縮頸，主筋銹蝕嚴重，又下游的挖沙作業加劇樁體的外露，有效樁長減短，樁體承載力的減弱。(4)河床下切:本橋位上、下游有大量采砂活動，導致河床出現下切變遷、擴寬現象，并有發展趨勢。

2主要病害原因分析

2.1上部結構病害原因分析。(1)工梁梁端斜向剪切裂縫及跨中多條左、右對稱的豎向裂縫原因分析:由于混凝土梁受剪應力與拉應力共同作用時，斜截面承載力不足造成的。首先在梁底出現垂直裂縫，頂部變斜(斜向荷載作用點)形成斜裂縫，當荷載增加至一定程度時，在幾條斜裂縫中形成一條主要斜裂縫，即“臨界斜裂縫”。當混凝土梁截面偏小，或抗剪筋配置不足時易發生該類損傷。又橋梁服役年限較長，隨著經濟的發展，大量超重、超限車輛通行的增加，使得橋梁的負載加大，天長日久，形成上述病害。(2)梁體鋼筋銹脹、露筋、混凝土破損，是因為保護層厚度不均、鋼筋定位不準、混凝土不密實，在溫差及混凝土收縮引起的干縮裂紋，由于水汽的浸入，在長久的作用下導致銹脹、露筋，混凝土破損是受外力或人工墜物撞擊等原因產生。2.2下部結構病害原因分析。(1)蓋梁豎向裂縫原因分析:蓋梁最大負彎矩位于柱頂處上緣，當超重車輛長期作用在蓋梁懸臂端時，加大墩柱上方蓋梁的負彎矩，由于蓋梁位普通鋼筋混凝土，當非結構裂縫逐步轉變位結構裂縫后，形成新的病害，而檢查中發現的其他短細裂縫，是由于溫差及混凝土收縮引起的干縮裂紋。(2)墩身及樁基礎粗骨料外露的原因:受流水長時間沖刷和浸泡，混凝土保護層被磨耗、侵蝕變薄，隨流水帶走，接著墩身變薄，樁基縮頸，鋼筋銹蝕，又下游的挖沙作業加劇樁體的外露，有效樁長減短，樁體承載力的減弱。(3)河床下切:本橋位上、下游有大量采砂活動，導致河床出現下切變遷、擴寬現象，并有發展趨勢。

3理論計算分析

本橋所處位置長年流速較大，又由于上、下游河沙被大量采挖，河床線變遷較大且下切嚴重，覆蓋層顯著降低，導致樁基有效樁長減少，樁體承載力的減弱，并有加劇趨勢，故重點對樁基承載力及樁長進行計算，確保橋梁安全。3.1地質情況。原地質勘查資料揭示:從上至下主要持力層為:1～4m為中粗砂:極限側阻力標準值qsik=50kPa;5～8m砂礫卵石，極限側阻力標準值qsik=85kPa;9m～10m中砂，極限側阻力標準值qsik=50kPa;11m以下砂礫卵石，極限側阻力標準值qsik=100kPa，端阻力標準值qpk=1200kPa，橋墩樁基按摩擦樁計算。因現樁基已外露6m，故1～6m的樁周摩擦力不再計入，有效樁長應從6m以下開始計入。竣工樁長31.6m，則11m以下砂礫卵石的豎向承載力應是主要持力層，31.6－11=20.6m。加樁后，新加樁基樁頂壓力最大為原樁基相應位置樁頂壓力的一半，7136.61÷2=3568.31kN。3.2樁長計算。依據《公路橋涵地基與基礎設計規范》(JTGD63－2007)5.3.3條，鉆孔灌注樁承載力計算公式，編制計算表格如表1。經計算，原沖刷線以下11m為砂礫卵石，樁長范圍內砂礫卵石層厚度31.6－11=20.6m，經過試算1.4m樁徑的樁基至少進入該層11.1m，實際持力層樁長20.6m，可滿足承載需求。

4加固處治設計

4.1上部結構加固處治設計。(1)對存在的裂縫，縫寬小于0.15mm的裂縫用封閉材料進行封縫，需首先設置注漿嘴采用灌膠封閉處理;對縫寬超過0.15mm的工梁灌縫外，再粘貼碳纖維布。(2)對工梁跨間出現病害的小板，采用環氧砂漿修補破損混凝土后粘貼Q345鋼板;混凝土破損、露筋、鋼筋銹蝕的部位，鋼筋除銹后使用環氧砂漿修補。4.2下部結構加固處治設計。(1)首先對蓋梁裂縫進行封閉或灌膠處理，然后分別采用粘貼鋼板對其加固處治。(2)對沖刷不太嚴重的12#樁基外包C30鋼筋混凝土，增加壁厚0.8cm的鋼護筒，回填完成后在鋼護筒外1m的位置打入一圈φ130mm的鋼管樁。(3)對受沖刷嚴重并處于江心位置的4#～11#墩樁基采用C30混凝土外包，增加壁厚0.8cm的鋼護筒，并在4#～11#墩對稱新增2根等長、等直徑樁基，形成群樁基礎，采用八邊形承臺，把新老樁基及老承臺連成整體，提高樁基承載力及抗沖刷能力。(4)嚴格執行《交通運輸部關于進一步加強公路養護管理的若干意見》(交公路發【2013】321號)，加強橋梁安全保護區管理，堅決查處大橋跨越的河道上游500m，下游2000m范圍內的采砂活動，并采取相應的保護措施。避免樁基周圍河床下切，加劇樁基外露，承載力下降，影響橋梁運行安全。(5)避開汛期，先對下部河道進行清理，然后根據加固施工圖設計，對需要加固的樁基及新加樁的河道范圍進行圍堰施工，后續對上部工梁封縫、粘貼鋼板、更換支座，對橋墩蓋梁封縫粘貼鋼板，兩岸橋臺錐坡及橋面系施工等，每個環節都有監理工程師監理，確保施工質量。加固效果良好，橋梁安全運營。

5結論

(1)對通航河道區域內樁基的加固，由于不能加設攔砂壩減緩河床沖刷速度，因此首選方案考慮采用群樁基礎，加做具有分水性能較好的多邊形承臺，承臺底留一定裙邊，減緩水流對樁基的沖刷。(2)在河床變遷較大的河流修建橋梁，設計時應更多地考慮沖刷對墩臺基礎的影響，從本座橋及德宏地區我們加固的跨其他河流的橋梁墩臺基礎現狀分析，樁基的沖刷深度比預測的深，因外界因素，導致河床地面線的變化超出預料。(3)樁基樁基在滿足設計樁徑的前提下，應考慮加粗及加深，同時混凝土保護層的厚度嚴格按照規范要求設置，箍筋加密段長度視沖刷深度必須加長，以提高樁基的受力性能及防沖刷能力。(4)對易變遷河床的處治，河流沿線局部采沙不平衡，引起河床局部變形，通過在橋位下游設置柔性攔砂壩，人為壓縮橋下過水面積，改變天然河道的水流條件，使橋位上游河道水位壅高、流速減緩、水流挾沙能力降低，不失為一個好的處治措施，但本橋有通航要求，所以不能采用該方案(5)禁止在河床上、下游安全范圍內的采沙行為，管養單位必須定點定期對河床變化進行觀測，一旦發現河床快速下切，必須采取有效措施保護橋梁結構物安全。

參考文獻:

［1］JTGD63－2007，公路橋涵地基與基礎設計規范．

［2］JTGB01－2014，公路工程技術標準．

［3］姐告大橋、姐告新大橋檢測報告．

［4］姐告大橋、姐告新大橋加固施工圖設計．

［5］趙明華．橋梁樁基計算與檢測．北京:人民交通出版社，2000．

作者:蘇加強 單位:云南省公路科學技術研究院