某独柱墩桥梁加固构件检测分析

某独柱墩桥梁加固构件检测分析

李靖江

（中南安全环境技术研究院股份有限公司 武汉 430000）

摘要：随着交通量的增长，部分独柱墩抗倾覆能力不足必须进行加固。文章以桥梁结构抗倾覆验算结果为依据，对独柱墩桥梁加固后各构件分别进行外观质量检查以及结构验算，检查及验算结果表明外观尺寸、漆膜外观质量和附着力均评定为合格。钢板构件、螺栓、化学锚栓及焊缝强度均满足规范要求。

关键词：独柱墩  加固检测  结构验算

近年来，随着经济建设的发展，交通量变大，重载车辆日益增多，桥梁倾覆事件屡有发生。在此背景下为消除桥梁安全隐患，吸取桥梁倾覆事件的教训，各地开展了独柱墩桥梁排查与整治行动。独柱墩加固一般采用设置抗拉拔装置、增设盖梁由中墩支承改为多点支承、增设墩柱或包裹墩柱增加支承点等方法。此项目采用了设置抗拉拔装置加固，为了掌握桥梁加固后的工作状态，验证加固方法的合理性，检查加固施工的工程质量，所以对独柱墩桥梁加固改造完成后检测及结构验算是很有必要的。

1、工程背景

某匝道桥上部结构为C50钢筋混凝土现浇箱梁，下部结构1、4、5号桥墩采用单柱接盖梁形式，2、3号桥墩采用独柱墩，基础采用钻孔灌注桩基础。桥台采用肋板式台，钻孔灌注桩基础，0号～5号桥墩均位于平曲线半径为280m的圆曲线上，6号台位于A=75m的缓和曲线上。单幅桥面宽度7.5m，横向布置为0.5m护栏+6.75m车行道+0.25m栏杆，设计荷载：公路—I级

在特征状态1中作用组合为1.0×永久作用+1.4×（1+μ）汽车荷载+1.5×其他可变作用，由于抗倾覆验算属于极限状态验算，是整体效应验算，应选用车道荷载并考虑冲击系数。特征状态2验算中按作用标准值进行组合所有荷载的分项系数取1.0。经原设计单位验算，结果表明在特征状态1下5#墩支座均出现负反力，特征状态2下抗倾覆安全系数均大于2.5。只有在特征状态1及特征状态2均通过的情况下，桥梁结构抗倾覆验算才能通过，所以管养单位对特征状态1的桥梁进行了加固，使得桥梁加固后抗倾覆满足现行规范的要求

加固方式采用在0、6号台及1、4、5号墩处横向设置两个拉杆，均位于梁底，横向与原支座位置对齐。拉杆上端钢板通过植入化学锚栓方式锚固[[1]]于箱梁底，下端钢板通过植入化学锚栓方式锚固于桥墩、台盖梁。以设计院验算结果作为依据，取最大支反力为297KN来验算钢板、螺栓、锚栓及焊缝强度。

图1-1  加固图

2、外观质量

对加固钢板截面尺寸进行了详细的测量，钢板截面尺寸设计值与实测值对比可以看出，钢板截面尺寸最大偏差为3mm，符合《钢结构工程施工质量验收规范》[[2]]中表7.2.1要求。

抗拉拔装置未发现涂层流挂、皱皮、水纹印、起泡、裂纹、起皮、大熔滴、松散粒子、裂纹、掉块、返锈及漏涂等现象；干膜厚度小于设计值的测点数量不超过10%，任意测点的干膜厚度不小于设计值的90%，涂层附着力均不低于1级，满足规范[[3]]要求。

3、构件验算

Q355C钢：抗拉、抗压和抗弯，抗剪；螺栓：抗拉，抗剪；对接焊缝强度：抗拉，抗剪；依据维修加固工程施工图可知，化学锚栓N6抗拔力不低于92KN，化学锚栓N7抗拔力不低于112KN

表3-1材料表

3.1钢板N1验算

（1）钢板N1由2块规格为775×20×300，材质状况为Q355C组成，承受轴向拉力297KN。

（2）钢板N1截面形式及尺寸如下图所示。

图3-1  N1大样图

（3）由《公路钢结构桥梁设计规范》[[4]]中公式5.2.1-1得，钢板N1应力：

（满足要求）

3.2钢板N2验算

（1）钢板N2由1块规格为500×40×300，材质状况为Q355C组成，承受竖向力297KN。

（2）钢板N2截面形式及尺寸如下图所示。

图3-2  N2大样图

（3）由《公路钢结构桥梁设计规范》中公式5.2.2-2得，钢板N2应力：

（满足要求）

3.3钢板N3验算

（1）钢板N3由1块规格为510×20×450，承受轴向拉力297KN。

（2）钢板N3截面形式及尺寸如下图所示。

图3-3  N3大样图

（3）由《公路钢结构桥梁设计规范》中公式5.2.1-1得，钢板N3应力：

（满足要求）

3.4钢板N4验算

（1）钢板N4由1块规格为640×20×570。

（2）钢板N4截面形式及尺寸如下图所示。

图3-4  N4大样图

截面惯性矩 

面积矩 

（3）由《公路钢结构桥梁设计规范》中公式5.3.1-1、5.3.1-4及6.2.24-2得，钢板N4：

（满足要求）

3.5钢螺栓N5验算

（1）钢螺栓N5规格为φ90  L=270，承受剪力297KN。

（2）由《公路钢结构桥梁设计规范》中公式6.3.9-1得，钢螺栓N5应力：

（满足要求）

3.6化学锚栓N6验算

（1）化学锚栓N6规格为M24×300，承受剪力，拉力。

（2）由《公路钢结构桥梁设计规范》中公式6.3.9-2、6.3.9-8得，锚栓N6：

（满足要求）

3.7化学锚栓N7验算

（1）化学锚栓N7规格为M27×330，承受拉力N=297KN。

（2）由《公路钢结构桥梁设计规范》中公式6.3.9-4得，锚栓N7拉力：

（满足要求）

3.8钢板N1与钢板N3焊缝验算

（1）钢板N1与钢板N3焊缝为T型对接焊缝，焊缝长度l=288mm，焊缝计算厚度t=20mm，承受轴向拉力297KN。

（2）钢板N1与钢板N3焊缝形式如下图所示。

图3-5  T型对接焊缝

（3）由《公路钢结构桥梁设计规范》中公式6.2.24-1得，焊缝应力：

（满足要求）

3.9钢板N2与钢板N4焊缝验算

（1）钢板N2与钢板N4焊缝为T型对接焊缝，焊缝长度l=284mm，焊缝计算厚度t=40mm。

（2）钢板N2与钢板N4焊缝形式如下图所示。

图3-6  T型对接焊缝

截面惯性矩 

面积矩 

（3）由《公路钢结构桥梁设计规范》中公式5.3.1-1、5.3.1-4及6.2.24-2得，焊缝应力：

（满足要求）

4、结语

抗倾覆验算决定了桥梁是否需要进行加固来保证运营的结构安全性，经过对加固后桥梁的检测与验算，是对构件质量、施工质量以及实际工作状态的检验，同时也验证了加固方法的合理性与可靠性。采用抗拉拔装置对独柱墩加固优点是构造相对简单，施工较为方便，缺点是活载工况下装置受力较大，仅作为安全储备。对独柱墩桥梁加固提高了了旧桥的承载能力和通行能力，在日常养护中，养护管养单位应加强巡查，及时进行小修保养工作。对独柱墩处与上部承重构件结合部位重点检查，对焊缝及螺栓处定期检查维护。

参考文献：

[[1]]JTG/T J23-2008公路桥梁加固施工技术规范[S]

[2] GB 50205-2020 钢结构工程施工质量验收规范[S]

[3]GB/T 9286-2021 色漆和清漆 划格试验[S]

[4]JTG D64-2015公路钢结构桥梁设计规范[S]