1.桥墩置换
(1)技术介绍。震后上部梁体损伤较小,完全可以利用;而下部桥墩和基础受损较严重,无法复原或难以加固时,可采用置换桥墩的方式。增设桩基、临时支墩支撑梁体,破除原桥墩,重新施工新桥墩,再进行梁体复位。
(2)应用实例。都江堰—映秀高速公路新房子大桥连续梁部分震后梁体移位60cm,地基变形,桥墩严重倾斜,无法矫正,对严重损伤的4个桥墩予以置换(图5-22)。
(3)工程亮点。无需拆除下部受损较严重的桥孔,充分利用临时支墩支撑梁体,重新施工新桥墩,施工工期较短,材料用量少。
图5-22 新房子大桥桥墩置换
(4)经验总结。对于无法复原或难以加固时的桥墩,可采用托梁换柱的方式进行处置,本方案具有施工速度快、造价低等优点,对类似工程的加固可提供借鉴作用。
2.钢套管加固桥墩(外包钢加固法)
(1)技术介绍。桥墩严重开裂、压溃或剪坏,而基础基本无损伤,圆形墩可采用外包钢管,再内灌混凝土予以加固;大尺寸、深水方形墩可采用下沉钢套箱,内灌水下不分散混凝土予以加固。
(2)应用实例。映秀—汶川公路彻底关大桥墩柱遭飞石撞击,而出现X形开裂,首先对裂缝进行灌缝处理,再采用外套钢套管,内灌混凝土加固(图5-23)。
国道213线寿江大桥墩柱底部出现环向开裂,采用外套钢套管,内灌混凝土加固(图5-24)。
映秀—汶川公路K26+773大桥的墩柱发生斜剪破坏,本应拆除重建,但受到地形条件、水文条件所限,又必须在极短时间内完成加固通车,采用了外套加强型钢套管,内部压注混凝土加固(图5-25)。
图5-23 彻底关大桥墩身加固
图5-24 寿江大桥墩身加固
图5-25 K26+773大桥墩身加固
国道213线小黄沟中桥的固结墩墩顶环向开裂,采用特制钢套进行加固,并通过植筋有效连接梁体(图5-26)。
(3)工程亮点。通过外包钢套,代替钢筋并对内灌混凝土起套箍约束作用。
(4)经验总结。对于桥墩严重开裂、压溃或剪坏,而基础基本无损伤的桥梁,可采用本方案进行加固。本方案造价低,施工速度快,类似工程可参照加固。
3.增加桥墩塑性铰区域的延性(外包钢和粘贴钢碳纤维加固法)
为防止桥墩在地震作用下发生脆性破坏,在墩身外侧增加钢套能有效改善桥墩的延性。另外,桥墩塑性铰区域外缠纤维,也能有效改善桥墩的延性(图5-27)。在条件许可时,应对一些高烈度区的老桥桥墩进行延性补强。
4.墩台地基处置技术(www.daowen.com)
地震造成部分墩台基础发生沉陷、滑移等震害,影响墩台地基承载力。主要采用压浆固结等方法。如蒙子沟中桥桥台地基,先插打花管,再压浆固结,提高地基承载力(图5-28)。
图5-26 小黄沟中桥固结墩墩顶加固
图5-27 小黄沟中桥桥墩底部包裹钢管、上部包裹碳纤维
图5-28 蒙子沟中桥桥台地基加固
5.深水桥墩修复加固技术
(1)技术介绍。在墩柱出现裂缝节段采取双壁钢箱+内浇混凝土的“穿靴”加固方案进行裂缝封闭与局部加强,并增加墩底节段的延性。
(2)应用实例(庙子坪岷江大桥)。都江堰—映秀高速公路的庙子坪岷江大桥5号主墩通过蛙人水下摄像检测发现,在水下约50m和60m处出现两道环向裂缝。经检算评估,开裂处的主筋未达到屈服状态,通过适当补强,主墩承载能力完全能满足要求。多方案比较后,最终确定在墩柱出现裂缝节段采取双壁钢箱+内浇混凝土的“穿靴”加固方案进行裂缝封闭与局部加强,并增加墩底节段的延性(图5-29)。
图5-29 庙子坪大桥墩身加固
1)桥梁基本情况。都江堰—汶川公路段庙子坪岷江大桥桥墩位于水下,在“5·12”汶川地震后为了弄清大桥主墩墩底的情况,专门请来重装潜水员携带摄像机深入水下60m查看,发现地震对5号主墩产生了损害,主要表现在墩底产生裂缝,裂缝沿桥墩周边呈现断断续续状,最大裂缝宽度约0.8mm,裂缝周围的混凝土基本没有出现被压碎的现象,仅有很小的疑似浮浆表皮剥落(图5-30和图5-31)。说明桥墩经历地震周期性变形时,墩底出现了开裂,但混凝土保护层没有剥落。地震中,大桥在周期反复变形下整体结构和各个构件的刚度和强度基本没有退化。
2)处理措施。根据上述裂缝分析,对5号墩底裂缝处理的着眼点在于封闭裂缝和对墩底结构的加强。5号墩底裂缝位于水下约60m。60m水深,水压很大,相当于6个大气压,而且水底温度仅5℃,只有重装潜水员才能下到水底。重装潜水员一次工作循环是:下水需要5min左右,出水需要50min左右,在水下只能逗留10多min且行动不便。可以看出,想依靠潜水员下水施工操作,难度极大,效率极低,成本极高。采用潜水员下水施工可行性较差,最后采用了“水下无人工操作”的施工方案。
具体措施为:采用钢箱包裹法加固墩底。即在岸上分块预制好钢箱,利用水上平台和设于桥上的吊装系统,在水面平台上逐块、逐段拼接施焊形成完整的包裹桥墩四壁的钢箱。从水上平台缓慢下放钢箱,将钢箱搁置在承台上,箱底用橡胶密封。然后向钢箱与桥墩之间的空间灌注水下不分散混凝土。混凝土封闭了墩底裂缝,混凝土与钢箱形成的组合结构加强了墩底。由于库区蓄水两年,桥墩四壁附着了一层薄薄的青苔,采用40MPa高压射水,揭除青苔,凿毛墩壁表面混凝土,成功实施加固措施(图5-32)。
(3)工程亮点。首次对深水桥墩进行加固,并成功探索了“水下无人工操作”的施工方案,避免水下施工的困难。
图5-30 顶推复位墩底横向裂缝(一)
图5-31 顶推复位墩底横向裂缝(二)
图5-32 5号墩加固钢箱拼装
(4)经验总结。庙子坪岷江大桥5号墩加固完成1个月后,大桥就正式通车运营,使用情况良好。后经全桥的荷载试验,大桥的各项技术指标均满足有关规范,表明达到了加固效果。墩底裂缝采用钢箱浇筑水下混凝土加固,避免水下施工的困难,这些技术措施是现实可行的,为类似工程做了有益的探索。
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