桥梁墩柱加固实例分析

引言随着国民经济的快速增长，基础交通设施建设发展迅速。建设过程中，项目建设管理、施工队伍经验以及一线技术员现场管控水平等参差不齐，不可避免的会出现一些偏差和失误需及时处理。桥梁作为人们出行的重要基础交通设施，其结构的稳固性在很大程度上决定了行车安全。而墩柱作为桥梁结构的重要构成部分，因长期使用而导致的老化与损伤、施工缺陷以及设计不合理等因素的影响，会出现破损、偏斜等现象，从而导致墩柱结构出现承载力不足等问题，影响桥梁的正常使用[1]

。因此，必须对桥梁墩柱进行加固维修，保证桥梁的安全和正常使用[2]

。

1、工程概况

山东省青岛市某匝道弯桥，跨径组合为（36.95+43.35+36.95）m，该联桥所处道路中心线位于圆曲线段上，曲线半径125m。上部结构为先张法预应力混凝土单室箱梁，箱梁高2.2m，桥面横向宽度7m。其中AS0#、AS2#、AS3#墩均为活动支座，AS1#墩为固结墩，如图1所示。下部结构采用桩柱式墩台，钻孔灌注桩基础，墩柱截面为2.2m×2.2m矩形。墩柱的平面图如图2所示。图1桥梁平面图图2墩柱平面图（单位：cm）2、桥墩病害及成因

2.1病害现状AS2#墩柱西侧距地面9.6～12.6m，混凝土全部松散，部分混凝土脱落，粗骨料外露，未脱落部分均存在空鼓。从外露粗骨料处可以看出，粗骨料间无砂浆等胶凝材料连接，粗骨料松散，如图3所示。墩柱南侧距地面9.6～12.6m，混凝土全部松散、空鼓，如图4所示。墩柱北侧距地面9.6～12.6m，混凝土全部松散、空鼓，存在修补抹面痕迹，如图5所示。墩柱东侧距地面9.6～12.6m，混凝土表面存在5mm左右的砂浆层，无粗骨料，风化较严重，如图6所示。图3墩柱西侧图4墩柱南侧图5墩柱北侧图6墩柱东侧2.2雷达扫描检测及结果分析采用地质雷达对墩柱4个面的密实情况进行检测。每个面分别布设3条测线，设在截面的两边及中间位置，如图7所示。墩柱每侧雷达检测时最大探测深度定为1m，分别采用900Hz和1500Hz天线进行探测。测试结果见表1。由表1可以分析判断，该桥墩出现问题一方面是混凝土离析所造成的；另外该桥墩柱泄水孔均设置在墩柱内部，现场发现该墩柱泄水孔堵塞，破损处有水存在，可以推断冻融作用也是产生破损的因素之一。图7测线布置图（单位：cm）表1雷达扫描结果

3、桥墩加固方案及效果评价

3.1加固方案采用钢套筒增大墩身截面[3]，高度范围为承台以上15.5m，钢套筒壁厚12mm，内设80mm×12mm的通长高度加劲板，间距约40cm。钢套筒自下而上3m一个节段。钢套筒壁与墩身之间的间隙为20cm，内浇筑C40细粒径补偿收缩混凝土。C40细粒径补偿收缩混凝土和承台之间通过在承台上进行植筋联结在一起，植筋d=22mm，总长度1m，其中植入承台长度为0.5m，植筋间距为0.6m。钢套筒底部设置法兰底座，与承台通过M22锚栓连接，M22锚栓在承台内植入长度为0.5m，植筋间距0.6m。墩柱加固前后截面尺寸如图8所示。加固完成后，为验证实际加载效果[4]，对该墩柱进行了静载试验检测。图8墩柱加固前后截面图（单位：mm）

3.2静载试验静载试验内容包括现场参数测试及结果分析，具体为：（1）应力测试；（2）结构应力校验系数检验；（3）相对残余变形检验；（4）水平位移检测。试验控制截面选取距地面6m和11m两个断面，分别编号为A-A和B-B。其中A-A断面为加固前出现混凝土松散脱落的部位，B-B断面为墩身完好部位。如图9所示。图9静载试验控制截面位置图（单位：mm）

3.3测点布置

应变测点布置：应变测点预埋在墩身混凝土内，原墩柱表面，测量截面纵向拉应变，A-A控制截面东西两侧各布置1个混凝土应变计，南北两侧各布置2个应变计，其中1个应变计焊接到主筋上面；B-B控制截面在南北两侧各设置1个混凝土应变计，共计8个应变片，应变测点布置如图10所示。水平位移测点布置：为测量墩身水平位移，在墩柱北侧和东侧各设置2个测点，采用全站仪进行测量。水平位移测点布置如图11所示。图10应变测点布置图11东、北侧水平位移测点布置（单位：mm）3.4加载方案及测试结果根据业主要求及JTG/TJ21—2011《公路桥梁承载能力检测评定规程》的规定，将原设计公路-Ⅰ级（含汽车冲击力）对控制截面产生的最不利内力、应力、变位作为控制截面的设计控制效应。通过计算确定本次试验选用4辆550kN的四轴车，加载效率见表2，采用分级加载，车辆布置如图12所示。表2标准车型静载效率计算结果图12车辆加载布置图应变测试结果见表3。由表3可知，各测点应变均满足规范要求，且同一侧面加固位置应变和未加固位置应变数值基本一致，表明墩柱加固效果较好，能够整体受力。表3控制断面应变校验系数水平位移测试结果见表4。由表4可知，墩柱水平位移理论值较小，现场测量结果数值均较小，且没有规律，考虑设备本身读数误差，可以判断墩柱水平位移满足要求。表4各级荷载作用下水平位移mm通过以上静载试验数据分析，