某桥桩加固与下部结构纠偏设计及分析

1、某桥桩加固与下部构造纠偏设计及分析【摘要】本文以某跨江大桥维修加固工程为工程背景，介绍深水撞损桩基加固与下部构造纠偏设计及处理措施，分析其优缺点，为同类桥梁加固维修处理提供参考。【关键词】深水撞损桩基加固；下部构造纠偏；加固设计及分析1、桥梁病害及分析大桥跨径布置为4×30+5×30+5×30+4×30+52+80+52+6×30+5×30m，分布见图1，经现场检测发现，大桥受损情况如下：1误入船只撞损联5孔上部构造箱梁根本未受事故影响，梁体未见横桥向、竖向异常变位；2船只侧撞S8桥墩，撞击点位于系梁侧面和S8-2#桩头位置，撞击角较

2、小，纵桥向撞击分力不大，撞损联其他桥墩根本未因事故影响受损；3S8墩受损严重，墩柱横桥向偏位22.723.3cm，支座均横向偏位约22cm，3#、5#、7#支座悬空，部分支座垫石压碎；外侧挡块因墩柱偏位开裂、破损，内侧挡块与箱梁相对偏位明显；内侧立柱存在多条环向裂缝，最大宽度0.5mm；S8墩系梁两端部1.75m范围侧面、顶底面严重开裂，最大裂缝宽度为5mm，部分侧面竖向裂缝与顶底面横向裂缝相连接穿；系梁有1处船只擦痕，长0.9m，宽0.1m。因低应变检测方式局限，综合比照其他水下检测结果，未发现桩基有明显的断裂位置。采用静力非线性弹塑性-PUSHOVER推倒法分析桥墩撞击情况下的受力，通过撞

3、击点施加单位力，选择墩柱顶横向位移控制，程序自动逐步施加横向位移量进展迭代计算，最终得到荷载-位移曲线。分析说明，墩顶位移到达25cm时，撞击力为3370kN，盖梁顶以弹簧模拟的支座到达屈服阶段，说明支座摩擦力到达最大支座摩阻力，已经滑动；桥墩系梁两端塑性铰已经到达破坏阶段；墩柱底、桩基顶和河床断面向下3m内出现塑性铰，钢筋已经到达屈服阶段。因计算结果与水上部分损伤情况根本符合，据此推断土层中桩身已出现开裂、破坏截面，已不能正常使用。2、维修加固方案与处理措施2.1维修加固方案为了保证桥梁的正常平安使用，封闭桥面后采用以下维修加固处理方案：1在S8墩原有桩基两侧对称位置增加4根直径1.5m钻孔

4、灌注桩，对桩基进展加固；2设置临时支撑，顶升受损联S8墩顶箱梁，维修破损挡块、支座垫石，对墩柱裂缝进展封闭处理并粘贴碳纤维布加固；4对S8墩盖梁和墩柱进展纠偏处理；5浇注新承台，与原有墩柱、桩基连为一个整体，增强横向抗推刚度和整体稳定性。2.2临时支撑设计从施工难度、工期、本钱和施工期间船只碰撞临时支撑体系等平安方面综合考虑，通过对S8墩顶箱梁多步顶升和纠偏过程、临时支撑体系各构件、S8墩新桥墩盖梁和承台进展构造强度、变形、稳定性和根底沉降等大量复杂的计算，最终确定临时支撑体系方案如下：1利用4个新增灌注桩作为箱梁顶升临时支撑体系的根底，在其上横桥向设置两排共8根800*10钢管桩和横向联络作

5、为临时支撑；2在钢管桩顶横桥向设置双拼HM400*300热轧宽翼缘工字钢作为分配梁，以支承顶升箱梁的千斤顶，为盖梁部分卸载；3在原S8墩盖梁和墩柱下方设置双拼HN700*300热轧宽翼缘工字钢，两端支撑在钢管桩上，作为下部构造纠偏支撑；4采用二次浇筑承台，防止承台浇筑与顶升梁体、凿除原有桥墩部分构造顺序上的冲突。顶升力和下部构造自重均通过临时支撑传递至第一次浇筑的两侧承台上，临时支撑和承台设计如图1所示。2.3箱梁顶升设计及控制要点箱梁顶升设备采用同步顶升千斤顶系统，根据反力计算结果，在两侧双拼HM400*300工字钢与箱梁之间、盖梁与箱梁之间和双拼HM700*300与盖梁之间，安装吨位平安系

6、数不低于1.5的千斤顶。箱梁顶升的主要施行阶段可以分为：顶升阶段持荷作业阶段落梁阶段。为确保箱梁支承于临时支撑上时整个过程中的构造受力平安，特制定以下措施和控制要点：2利用双拼HM700*300支撑体系，反顶S8墩老桥墩盖梁，反顶总数值根据盖梁、盖梁支撑杆件及钢支撑体系的受力分析确定，配合钢管桩顶顶力施行承台预压，过程中注意沉降观测和必要的补顶；3承台既有部分沉降稳定后，盖梁支撑体系的顶升千斤顶卸载；4在维持两侧千斤顶对箱梁顶升力情况下，盖梁顶千斤顶缓慢顶升S8墩顶箱梁，相对施工前原状态上拱起一定计算高度，以防止墩顶箱梁拉应力过大；5在S8墩盖梁与箱梁之间设置稳定支撑构造，千斤顶卸载，记录该处

7、千斤顶总顶升力；6两侧千斤顶继续顶升箱梁，至S8墩顶单梁反力为预定值；7两侧钢管桩顶设置辅助支撑，千斤顶卸载；8盖梁支撑体系反顶老桥墩盖梁，并设置支撑后千斤顶卸载，凿除原系梁、系梁顶一定范围墩柱砼和桩顶一定范围桩基砼，墩柱按设计条件完全脱开前重新稳压反顶盖梁，完全脱开后设置支撑千斤顶卸载；9进展下部构造纠偏和承台等其他工程施工，承台浇筑完成并达强度后盖梁支撑体系撤除；利用四氟滑板支座工作原理，在盖梁上、下面对应位置调平后，粘贴四氟滑板和不锈钢板，在其之间涂抹硅脂油，构成简易滑道。盖梁顶、底滑道如图2所示。盖梁和立柱纠偏利用另半幅盖梁作为反力点，在横向限位后采用千斤顶逐步横向顶推盖梁和立柱复位，

8、如图3所示。纠偏力大小由盖梁上、下支反力和实验摩擦系数计算得到。经历算，提供反力构造平安。3、实例验证与分析以工程实例为根据，详细分析方案优缺点如下：1基于水深、桥下有效净空、使用要求和耐久性等因素综合考虑，增设灌注桩替代原桩基，恢复桥梁根底承载力，进步横向抗推刚度和抗撞击才能，较采用钢管桩、PHC管桩和大直径预应力管桩，更合理有效；2用新增灌注桩和第一次浇筑承台作为顶升和纠偏钢支撑根底，在整个顶升和其他作业期间，较采用钢管桩作为顶升平台，大大简化了临时支撑，进步了稳定性，沉降更易于控制，易抑制桥下净空困难，方便施工，节省本钱与工期；3纠偏滑道简便有效，纠偏反力点稳定可靠，纠偏效果良好，但摩擦

9、系数需做实验获得，和理论值有差异；4新增承台分两次浇筑，结合面需特殊处理，较一次性浇筑砼复杂。通过此方案在工程实例中的成功施行和加固后正常运营，均可验证其有效性、可施行性和平安可靠性。4、总结本文对撞损桥梁病害进展了计算分析判断，重点介绍了深水撞损桩基和下部构造纠偏维修设计方案：增设灌注桩替代断裂失效桩基，恢复桥梁根底承载力，进步横向抗推刚度和抗撞击才能；利用新增桩基和第一次浇筑承台作为顶升根底，在其上搭设临时钢支撑包括纠偏支撑并安装顶升系统；通过分步骤顶升上部构造，逐步转移撞损桩基和下部构造所承受荷载至临时支撑和新增桩基；凿除撞损系梁和桩柱结合部一定范围内的桩、柱砼，切断连接钢筋；在盖梁顶、底面安装纠偏滑道，利用纠偏设备和平安可靠反力点，对撞偏盖梁和墩柱逐步复位；绑扎钢筋，浇筑第二次承台砼；垫石修复，更换支座；通过顶升，逐步转移荷载至墩柱和新增承台桩基，撤除临时支撑。通过工程实例分析了此设计方案优缺点，验证其有效性，为同类桥梁加固提供设计思路和施工方法。参考文献2?公路桥梁加固设计标准?JTG/T J22-2021.中交第一公路勘察设计研究院.北京：人民交通出版社，2