大橋加固設(shè)計(jì)分析

1、大橋加固設(shè)計(jì)分析 摘要:本文介紹姐告大橋、姐告新大橋樁基加固設(shè)計(jì)，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(yán)重，覆蓋層顯著降低，導(dǎo)致樁基有效樁長減少，經(jīng)有資質(zhì)單位的檢測，大橋評定為4類橋，必須立即對沖刷嚴(yán)重的橋梁樁基進(jìn)行加固維修，保證橋梁結(jié)構(gòu)處于平安狀態(tài)。關(guān)鍵詞:姐告大橋;姐告新大橋;檢測;樁基承載能力;加固設(shè)計(jì)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(shè)，是德宏瑞麗市通往姐告經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)和緬甸國家一級口岸木姐地區(qū)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

2、2m，建筑風(fēng)格一致，分別于1992年、2021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(jié)構(gòu)為5x20m工梁+5x30mT梁+5x20m工梁+5x20m工梁;姐告新大橋長456.82m，橋面總寬12m，車行道寬7.5m，上部結(jié)構(gòu)為5x20m工梁+5x30m工梁+5x20m+5x20m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(jié)構(gòu)為雙柱墩，鋼筋混凝土樁根底，樁柱式輕型橋臺。設(shè)計(jì)荷載等級為:汽車20級、掛車100，七級通航。根據(jù)2021年橋梁檢測報(bào)告，大橋總體技術(shù)狀況等級評定為4類橋，需進(jìn)行加固才能滿足結(jié)構(gòu)平安和正常使用要求。1橋梁主要病害

3、1.1上部結(jié)構(gòu)。(1)上部結(jié)構(gòu)病害主要發(fā)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，局部裂縫以腹板未中心左右對稱，縫寬δ=0.16mm0.4mm。(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(yán)重銹蝕，局部鋼筋已銹斷;局部橫隔板A面下部混凝土破損、混凝土空洞、露筋。1.2下部結(jié)構(gòu)。(1)蓋梁橫向、豎向裂縫:局部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#墩根底:墩根底被流水沖刷，樁基外露16m，樁基縮徑，局部箍筋、主筋嚴(yán)重銹蝕。(3)受流

4、水長時間沖刷和浸泡，樁基混凝土保護(hù)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(yán)重，又下游的挖沙作業(yè)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(dǎo)致河床出現(xiàn)下切變遷、擴(kuò)寬現(xiàn)象，并有開展趨勢。2主要病害原因分析2.1上部結(jié)構(gòu)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(yīng)力與拉應(yīng)力共同作用時，斜截面承載力缺乏造成的。首先在梁底出現(xiàn)垂直裂縫，頂部變斜(斜向荷載作用點(diǎn))形成斜裂縫，當(dāng)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(dāng)混凝

5、土梁截面偏小，或抗剪筋配置缺乏時易發(fā)生該類損傷。又橋梁服役年限較長，隨著經(jīng)濟(jì)的開展，大量超重、超限車輛通行的增加，使得橋梁的負(fù)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?yàn)楸Ｗo(hù)層厚度不均、鋼筋定位不準(zhǔn)、混凝土不密實(shí)，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(dǎo)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(chǎn)生。2.2下部結(jié)構(gòu)病害原因分析。(1)蓋梁豎向裂縫原因分析:蓋梁最大負(fù)彎矩位于柱頂處上緣，當(dāng)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(fù)彎矩，由于蓋梁位普通鋼筋混凝土，當(dāng)非結(jié)構(gòu)裂縫逐步轉(zhuǎn)變位結(jié)構(gòu)裂縫后，形成新的病害，而檢查中發(fā)

6、現(xiàn)的其他短細(xì)裂縫，是由于溫差及混凝土收縮引起的干縮裂紋。(2)墩身及樁根底粗骨料外露的原因:受流水長時間沖刷和浸泡，混凝土保護(hù)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(yè)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(dǎo)致河床出現(xiàn)下切變遷、擴(kuò)寬現(xiàn)象，并有開展趨勢。3理論計(jì)算分析本橋所處位置常年流速較大，又由于上、下游河沙被大量采挖，河床線變遷較大且下切嚴(yán)重，覆蓋層顯著降低，導(dǎo)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(diǎn)對樁基承載力及樁長進(jìn)行計(jì)算，確保橋梁平安。3.1地質(zhì)情況。原地質(zhì)勘查資料揭示:從

7、上至下主要持力層為:14m為中粗砂:極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik=50kPa;58m砂礫卵石，極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik=85kPa;9m10m中砂，極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik=50kPa;11m以下砂礫卵石，極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik=100kPa，端阻力標(biāo)準(zhǔn)值qpk=1200kPa，橋墩樁基按摩擦樁計(jì)算。因現(xiàn)樁基已外露6m，故16m的樁周摩擦力不再計(jì)入，有效樁長應(yīng)從6m以下開始計(jì)入?？⒐堕L31.6m，那么11m以下砂礫卵石的豎向承載力應(yīng)是主要持力層，31.611=20.6m。加樁后，新加樁基樁頂壓力最大為原樁基相應(yīng)位置樁頂壓力的一半，7136.61÷2=3568.31kN。3.2樁長計(jì)算

8、。依據(jù)?公路橋涵地基與根底設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?(JTGD632021)5.3.3條，鉆孔灌注樁承載力計(jì)算公式，編制計(jì)算表格如表1。經(jīng)計(jì)算，原沖刷線以下11m為砂礫卵石，樁長范圍內(nèi)砂礫卵石層厚度31.611=20.6m，經(jīng)過試算1.4m樁徑的樁基至少進(jìn)入該層11.1m，實(shí)際持力層樁長20.6m，可滿足承載需求。4加固處治設(shè)計(jì)4.1上部結(jié)構(gòu)加固處治設(shè)計(jì)。(1)對存在的裂縫，縫寬小于0.15mm的裂縫用封閉材料進(jìn)行封縫，需首先設(shè)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(xiàn)病害的小板，采用環(huán)氧砂漿修補(bǔ)破損混凝土后粘貼Q345鋼板;混凝土破損、露筋、鋼筋銹蝕的

9、部位，鋼筋除銹后使用環(huán)氧砂漿修補(bǔ)。4.2下部結(jié)構(gòu)加固處治設(shè)計(jì)。(1)首先對蓋梁裂縫進(jìn)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(yán)重的12#樁基外包C30鋼筋混凝土，增加壁厚0.8cm的鋼護(hù)筒，回填完成后在鋼護(hù)筒外1m的位置打入一圈φ130mm的鋼管樁。(3)對受沖刷嚴(yán)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(hù)筒，并在4#11#墩對稱新增2根等長、等直徑樁基，形成群樁根底，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(yán)格執(zhí)行?交通運(yùn)輸部關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)公路養(yǎng)護(hù)管理的假設(shè)干意見?(交公路

10、發(fā)【2021】321號)，加強(qiáng)橋梁平安保護(hù)區(qū)管理，堅(jiān)決查處大橋跨越的河道上游500m，下游2000m范圍內(nèi)的采砂活動，并采取相應(yīng)的保護(hù)措施。防止樁基周圍河床下切，加劇樁基外露，承載力下降，影響橋梁運(yùn)行平安。(5)避開汛期，先對下部河道進(jìn)行清理，然后根據(jù)加固施工圖設(shè)計(jì)，對需要加固的樁基及新加樁的河道范圍進(jìn)行圍堰施工，后續(xù)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(huán)節(jié)都有監(jiān)理工程師監(jiān)理，確保施工質(zhì)量。加固效果良好，橋梁平安運(yùn)營。5結(jié)論(1)對通航河道區(qū)域內(nèi)樁基的加固，由于不能加設(shè)攔砂壩減緩河床沖刷速度，因此首選方案考慮采用群樁根底，加做具有分水性能

11、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(shè)計(jì)時應(yīng)更多地考慮沖刷對墩臺根底的影響，從本座橋及德宏地區(qū)我們加固的跨其他河流的橋梁墩臺根底現(xiàn)狀分析，樁基的沖刷深度比預(yù)測的深，因外界因素，導(dǎo)致河床地面線的變化超出預(yù)料。(3)樁基樁基在滿足設(shè)計(jì)樁徑的前提下，應(yīng)考慮加粗及加深，同時混凝土保護(hù)層的厚度嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)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(shè)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