试述桥梁桩基础的加固设计

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇试述桥梁桩基础的加固设计范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘要】随着我国经济的快速发展，交通事业也在突飞猛进的进步着。各级公路上的交通量不断增加着，大量运输车的载重量有大幅度增长。由于车辆特别是超重车辆行驶, 以及外界环境因素影响和人为破坏, 导致在役桥梁结构发生病害, 出现缺陷, 严重影响了桥梁的使用功能, 不能满足我国交通量日益增长的需要。一般而言, 桥梁桩的加固费用比较低, 通过对现有桥梁桩基础的加固改造, 让其继续发挥作用, 让有限资金发挥更大的效益, 对于我国桥梁建设步入“建养并重”的可持续发展道路有重大而深远的意义。

【关键字】桥梁桩；基础；加固设计

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

近年来，随着公路事业的不断发展，现有的公路桥梁设施已经不能够满足现代车辆的行车需求，故在道路桥梁建设方面，国家以及相关的管理部门投入了大量的物资及人力，但是在技术控制以及质量控制方面仍旧存在着一定的问题，比如部分现代化的道路桥梁使用年限偏低，相关的技术标准文件较为落后等等，而且由于施工人员素质偏低，施工质量以及施工技术的控制工作存在着一定的难度。对于桥梁建设单位来说，桥梁桩基工程的建设质量直接关系着整体桥梁工程的安全性以及使用寿命，也关系着桥梁工程的经济效益。因此，在桥梁建设工程中提高桥梁桩基础加固设计对于保障桥梁的使用安全性以及企业的经济效益具有一定的价值作用。

1桥梁桩基础的加固设计的原因分析

1.1施工中存在不足，施工技术装备的简陋以及施工工艺简单由此造成底板预应力钢丝混凝土保护层厚度偏薄，预应力钢丝外露锈蚀，梁底外观不光滑；普通钢筋混凝土板部分桥梁梁底裂缝渗水；存在纵向裂缝、腹板斜裂缝和横向裂缝，甚至腹板斜裂缝已裂通腹板。

1.2以前设计荷载等级和标准偏低随着交通事业的发展，车辆行驶密度加大，荷载吨位不断增加等现实情况，超出了预期设计荷载等级，结果导致桥梁的的损坏。还有另一个原因是超出了桥梁的使用寿命，一般桥梁设计寿命为50年左右，再有桥梁受到雨水的侵蚀、日晒等因素的影响，已建桥梁会不断损坏和老化，其承受力、刚度、延性和稳定性不断下降。

1.3非人为因素引起的结构损坏如大气腐蚀、温度、温度的变化、水流的冲刷和淤积等。

2 .1 桥梁桩基础加固改造的技术途径

通常情况下个桥梁加固是通过补强构件来加强构件的承载力或结构性能,以延长它的寿命。改造技术主要包括这几个:减轻横载、增加辅助构件、进行基础和墩台加固、改变结构体系以及加强薄弱构件等。

2.2 上部结构常用的加固方法

运用的比较普遍的加固方法有改变结构受力体系加固法、加大截面加固法、增加构件加固法、体外预应力加固法以及粘贴钢板加固法等。其中应用的最普遍的是粘贴钢板加固法,这种方法的原理是利用粘结剂将抗拉强度高的钢板粘到混凝土结构物的表面,使它与结构物形成整体并共同 受 力,以 此 来 使 梁 的 承 载 能 力 得 到 提高。合理使用这种方法对改善原结构受力是十分有利的,能使结构具有更强的承载能力。

3 应用实例

3.1 工程概况

1996年新建的某道路宽度为34～40m,要进行扩宽改建。桥梁为15m、25m、以及15m三跨构成的简支梁桥。其中高为80cm、宽为99cm的钢筋混泥土空心板为15m的跨,高为110cm、宽为99cm的预应力钢筋混凝土空心板是25m的跨。设计的桥梁荷载为挂-100、汽-20。桥梁最开始是36m的宽度,快车道的宽度为8.5m,桥面拓宽后为53m,快车道拓宽后为12m,桥面拓宽以后以前的机非隔离带变成了快车道。改造之前12孔电信干管和DN220煤气管道分别位于桥梁的北侧机非隔离带与南侧机非隔离带。改造之后桥梁的机非隔离带下是悬臂长度为30cm的边板 ,悬臂端之间距离为45cm。要在交通不公路科学研究所检测完桥梁的质量,并确定桥梁符合原设计荷载要求后在确定桥梁的改造方案。拓宽时无需改变原有桥梁的位置,只需在原有桥梁的两侧拼宽新桥来拓宽它的面积。桥梁在改造以后是按照城-A级荷载设计的。拓宽之后的桥梁荷载值也增加了,由汽-20变为城-A。为了避免出现意外,在不更换桥板的基础上运用横向分布系数法来加固原桥梁板,以满足城-A的荷载。

3. 2 梁板加固方案

将原桥梁悬臂部分的混凝土凿开,使钢筋置于外面,连结机非隔离带下的两块边板,将露出的钢筋与φ14结构的钢筋焊接在一起,然后在浇筑C50混凝土湿接缝。采用厚度为15mm、宽度为400mm的A3钢板,运用粘贴钢板法对全幅梁板进行加固,按20m的间距沿桥横向进行布置,采用C50环氧砂浆来粘结牢固空心板和A3钢板。为了增强钢板与桥面铺装层的粘结力,可以按照梅花型A3钢板上焊接长为20cm的φ25的钢筋,钢筋之间的距离为20cm。最后在桥面铺装C50混凝土。

3.3 加固前原结构的横向分布系数和承载能力

（1)计算加固前的桥梁的横向分布系数，运用“铰接板梁法”来计算原结构主车道1～9号梁板的横向分布系数,选择最不利于1号梁板的工况,此工况的各梁板分布系数为:1号梁板-20,2号梁板0.252,3号梁板0.234,4号梁板0.227,5号梁板0.218,6号两边那0.214,7号梁板0.21,8号梁板0.205,9号梁板 0.200。

（2)实测加固桥梁的横向分布系数，检测单位检测了原桥梁主车道1～9号梁板的横向分布系数,测出了最不利于1号梁板的车载工况,通过实测,该工况的各梁板的横向分布系数分别为:1号梁板-20,2号梁板 0.24 7,3号 梁 板 0. 231, 4号 梁 板0 . 2 2 6 , 5 号 梁 板 0 . 2 18,6号梁板 0.216,7号梁板0.212,8号梁板0.21,9号梁板0.204。由此可见,1号桥板横向分布系数的实测值比计算值要小,可以得出桥梁间的横向连接性能实际上比假定的要好,所以桥梁加宽时不需要重新浇筑铰缝。

3.4 加固后结构的横向分布系数以及承载能力

(1)加固后横向分布系数计算，拓宽后的道路是双向6车道,重新计算了梁板的横向分布系数之后,采用有限元模分析加固后的桥梁,找出最不利于1号梁板的车载工况,按照该工况计算出各梁板的横向分布系数:1号梁板为0.23,2号梁板为0.224,3号 梁 板 为 0.219,4号 梁 板 为0 . 2 1 5 , 5 号 梁板为0.211,6号梁板为 0.207,7号梁板为 0.200,8号梁板为 0.197,9号梁板为0.195,-1号梁板为0.215。

(2)加固后桥梁承载力分析

综上所述可以得知,能使桥梁满足规范要求的设计是承载力极限状态设计,同时通过对使用阶段的短期作用分析得知,1号桥梁的下缘压应力区间是[5.15,10.18]MPa,上缘压应力区间是 [1.39,7.25]MPa,属于全预应力构件,符合规范要求。

(3)加固后桥梁承载力检验

桥梁拓宽以后,运用上述的加载模式来实地加载,测取了1号梁板的的实测活载最不利弯矩值。对比计算数据和实测数据以后,可以看出1号梁板的活载内力大概是相同的,符合承载力的要求,在设计桥梁加固时。将原道路的两车道设计成了三车道,荷载也发生了变化,这十分不利于梁板的受力。在实践中,采用粘贴钢板法将梁板固定以后,有机的连结了梁板悬臂的部分,有效的调整了1号梁板的受力,降低了横向分布系数,从而平衡了各部分梁板之间的受力情况,这种加固方案使桥梁的整体刚度都有所提高,因此,粘贴钢板法加固的方法是可行的。

实例总结：(1)拓宽桥梁道路时 ,分幅桥梁的车辆荷载和车道布置往往会发生改变,可以采用加强桥板横向联系的方法,不改变原有桥板布置来平衡桥梁的横向分布系数,从而使活载分散开来,延长梁板的使用期限。

(2)钢板经过加贴以后 ,可以有效的提高梁板顶板的含钢率,使截面抗弯能力大大的提高,有利于延长梁板的寿命。

(3)钢板经过加贴以后 ,横桥的梁板位移可以更好的受到约束,使梁板和铰缝更加紧密的联系在一起,可以使梁板间的横向交接作用受到限制。

(4)该桥梁工程竣工后经过近5年的通行,目前总体运行情况依然良好。

4 结语：综上，桥梁桩基工程的加固设计为桥梁建设的重要组成部分，由于施工空间的隐蔽性，并经常受到地质条件、地下水以及其他因素的影响，在施工过程中经常会遇到不可预见的问题，此时就需要依据现代化的施工技术以及丰富的施工经验予以解决。本文主要阐述了桥梁桩基础的加固设计的基本施工技术，包括混凝土的施工技术、钢筋笼的制作以及挖孔的施工技术等，对于同类工程的建设与施工提供了相应的借鉴与参考。

参考文献

[1]习康,鲁浩.复杂地质条件下桥梁桩基施工质量控制[J].中南公路工程,2005(1).

[2]宋伟.公路工程桥梁桩基施工技术管理的分析[J].路桥工程施工,2010(6).

[3]惠中华.岩溶地质条件下的桩基施工[J].铁道建筑,2000(8）