橋梁墩柱加固實(shí)例分析

引言隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，基礎(chǔ)交通設(shè)施建設(shè)發(fā)展迅速。建設(shè)過程中，項(xiàng)目建設(shè)管理、施工隊(duì)伍經(jīng)驗(yàn)以及一線技術(shù)員現(xiàn)場管控水平等參差不齊，不可避免的會(huì)出現(xiàn)一些偏差和失誤需及時(shí)處理。橋梁作為人們出行的重要基礎(chǔ)交通設(shè)施，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性在很大程度上決定了行車安全。而墩柱作為橋梁結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)成部分，因長期使用而導(dǎo)致的老化與損傷、施工缺陷以及設(shè)計(jì)不合理等因素的影響，會(huì)出現(xiàn)破損、偏斜等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致墩柱結(jié)構(gòu)出現(xiàn)承載力不足等問題，影響橋梁的正常使用[1]

。因此，必須對(duì)橋梁墩柱進(jìn)行加固維修，保證橋梁的安全和正常使用[2]

。

1、工程概況

山東省青島市某匝道彎橋，跨徑組合為（36.95+43.35+36.95）m，該聯(lián)橋所處道路中心線位于圓曲線段上，曲線半徑125m。上部結(jié)構(gòu)為先張法預(yù)應(yīng)力混凝土單室箱梁，箱梁高2.2m，橋面橫向?qū)挾?m。其中AS0#、AS2#、AS3#墩均為活動(dòng)支座，AS1#墩為固結(jié)墩，如圖1所示。下部結(jié)構(gòu)采用樁柱式墩臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，墩柱截面為2.2m×2.2m矩形。墩柱的平面圖如圖2所示。圖1橋梁平面圖圖2墩柱平面圖（單位：cm）2、橋墩病害及成因

2.1病害現(xiàn)狀A(yù)S2#墩柱西側(cè)距地面9.6～12.6m，混凝土全部松散，部分混凝土脫落，粗骨料外露，未脫落部分均存在空鼓。從外露粗骨料處可以看出，粗骨料間無砂漿等膠凝材料連接，粗骨料松散，如圖3所示。墩柱南側(cè)距地面9.6～12.6m，混凝土全部松散、空鼓，如圖4所示。墩柱北側(cè)距地面9.6～12.6m，混凝土全部松散、空鼓，存在修補(bǔ)抹面痕跡，如圖5所示。墩柱東側(cè)距地面9.6～12.6m，混凝土表面存在5mm左右的砂漿層，無粗骨料，風(fēng)化較嚴(yán)重，如圖6所示。圖3墩柱西側(cè)圖4墩柱南側(cè)圖5墩柱北側(cè)圖6墩柱東側(cè)2.2雷達(dá)掃描檢測及結(jié)果分析采用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)墩柱4個(gè)面的密實(shí)情況進(jìn)行檢測。每個(gè)面分別布設(shè)3條測線，設(shè)在截面的兩邊及中間位置，如圖7所示。墩柱每側(cè)雷達(dá)檢測時(shí)最大探測深度定為1m，分別采用900Hz和1500Hz天線進(jìn)行探測。測試結(jié)果見表1。由表1可以分析判斷，該橋墩出現(xiàn)問題一方面是混凝土離析所造成的；另外該橋墩柱泄水孔均設(shè)置在墩柱內(nèi)部，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)該墩柱泄水孔堵塞，破損處有水存在，可以推斷凍融作用也是產(chǎn)生破損的因素之一。圖7測線布置圖（單位：cm）表1雷達(dá)掃描結(jié)果

3、橋墩加固方案及效果評(píng)價(jià)

3.1加固方案采用鋼套筒增大墩身截面[3]，高度范圍為承臺(tái)以上15.5m，鋼套筒壁厚12mm，內(nèi)設(shè)80mm×12mm的通長高度加勁板，間距約40cm。鋼套筒自下而上3m一個(gè)節(jié)段。鋼套筒壁與墩身之間的間隙為20cm，內(nèi)澆筑C40細(xì)粒徑補(bǔ)償收縮混凝土。C40細(xì)粒徑補(bǔ)償收縮混凝土和承臺(tái)之間通過在承臺(tái)上進(jìn)行植筋聯(lián)結(jié)在一起，植筋d=22mm，總長度1m，其中植入承臺(tái)長度為0.5m，植筋間距為0.6m。鋼套筒底部設(shè)置法蘭底座，與承臺(tái)通過M22錨栓連接，M22錨栓在承臺(tái)內(nèi)植入長度為0.5m，植筋間距0.6m。墩柱加固前后截面尺寸如圖8所示。加固完成后，為驗(yàn)證實(shí)際加載效果[4]，對(duì)該墩柱進(jìn)行了靜載試驗(yàn)檢測。圖8墩柱加固前后截面圖（單位：mm）

3.2靜載試驗(yàn)靜載試驗(yàn)內(nèi)容包括現(xiàn)場參數(shù)測試及結(jié)果分析，具體為：（1）應(yīng)力測試；（2）結(jié)構(gòu)應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)檢驗(yàn)；（3）相對(duì)殘余變形檢驗(yàn)；（4）水平位移檢測。試驗(yàn)控制截面選取距地面6m和11m兩個(gè)斷面，分別編號(hào)為A-A和B-B。其中A-A斷面為加固前出現(xiàn)混凝土松散脫落的部位，B-B斷面為墩身完好部位。如圖9所示。圖9靜載試驗(yàn)控制截面位置圖（單位：mm）

3.3測點(diǎn)布置

應(yīng)變測點(diǎn)布置：應(yīng)變測點(diǎn)預(yù)埋在墩身混凝土內(nèi)，原墩柱表面，測量截面縱向拉應(yīng)變，A-A控制截面東西兩側(cè)各布置1個(gè)混凝土應(yīng)變計(jì)，南北兩側(cè)各布置2個(gè)應(yīng)變計(jì)，其中1個(gè)應(yīng)變計(jì)焊接到主筋上面；B-B控制截面在南北兩側(cè)各設(shè)置1個(gè)混凝土應(yīng)變計(jì)，共計(jì)8個(gè)應(yīng)變片，應(yīng)變測點(diǎn)布置如圖10所示。水平位移測點(diǎn)布置：為測量墩身水平位移，在墩柱北側(cè)和東側(cè)各設(shè)置2個(gè)測點(diǎn)，采用全站儀進(jìn)行測量。水平位移測點(diǎn)布置如圖11所示。圖10應(yīng)變測點(diǎn)布置圖11東、北側(cè)水平位移測點(diǎn)布置（單位：mm）3.4加載方案及測試結(jié)果根據(jù)業(yè)主要求及JTG/TJ21—2011《公路橋梁承載能力檢測評(píng)定規(guī)程》的規(guī)定，將原設(shè)計(jì)公路-Ⅰ級(jí)（含汽車沖擊力）對(duì)控制截面產(chǎn)生的最不利內(nèi)力、應(yīng)力、變位作為控制截面的設(shè)計(jì)控制效應(yīng)。通過計(jì)算確定本次試驗(yàn)選用4輛550kN的四軸車，加載效率見表2，采用分級(jí)加載，車輛布置如圖12所示。表2標(biāo)準(zhǔn)車型靜載效率計(jì)算結(jié)果圖12車輛加載布置圖應(yīng)變測試結(jié)果見表3。由表3可知，各測點(diǎn)應(yīng)變均滿足規(guī)范要求，且同一側(cè)面加固位置應(yīng)變和未加固位置應(yīng)變數(shù)值基本一致，表明墩柱加固效果較好，能夠整體受力。表3控制斷面應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)水平位移測試結(jié)果見表4。由表4可知，墩柱水平位移理論值較小，現(xiàn)場測量結(jié)果數(shù)值均較小，且沒有規(guī)律，考慮設(shè)備本身讀數(shù)誤差，可以判斷墩柱水平位移滿足要求。表4各級(jí)荷載作用下水平位移mm通過以上靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，