独柱墩增设钢结构盖梁升级改造施工技术研究.pdf

1、Vol.49,No.9September,2023独柱墩增设钢结构盖梁升级改造施工技术研究陈静（四川省交通建设集团股份有限公司，四川成都6 10 0 47）摘要：针对独柱墩加固改造过程中，桥下作业空间有限、钢结构盖梁安装定位等难题，以原有桥梁结构为依托,在墩柱上安装钢抱箍，钢抱箍安装就位后，再将钢盖梁从地面提升到指定位置，并通过吊车进行水平方向的调节，将钢盖梁快速安装到位，使钢盖梁的安装符合设计要求。关键词：独柱墩；桥梁加固；横向稳定；钢抱箍；钢盖梁中图分类号：U445.72文章编号：16 7 2-40 11(2 0 2 3)0 9-0 116-0 3D0I:10.3969/j.issn.16

2、72-4011.2023.09.045Study on construction technology of upgradingand reconstruction of steel structure cover ceamadded to single-column pierCHEN Jing(Sichuan transportation construction group Co.,Ltd.,Chengdu 610047,China)Abstract:In this paper,in view of the limited working space un-der the bridge a

3、nd the installation and location of the steel struc-ture cover beam in the process of reinforcement and reconstruc-tion of the single column pier,based on the original bridge struc-ture,the steel hoop is installed on the pier column,and after thesteel hoop is installed in place,the steel cover beam

4、is lifted fromthe ground to the specified position,and the steel cover beam isquickly installed in place through the crane to adjust the horizon-tal direction,so that the installation of the steel cover beam meetsthe design requirements.Key words:single column pier;bridge reinforcement;lateral sta-b

5、ility;steel hoop;steel cover beam0引言近年来，随着社会经济的迅速发展，车流量陡增，大型载货车辆猛增，车辆超载情况时有发生，独柱墩式桥梁在运营过程中容易在超载车辆作用下出现支座脱空、主梁滑移等不利现象，甚至发生桥梁失稳倾覆的安全事故 。为了高速公路营运安全需对独柱墩桥梁进行加固处理，同时要求新增设支座与上部结构之间连接紧密，自重作用确保能承担一定的初压力，施工时必须保证支座水平，应确保支座与梁体连接密实,并以分担结构受力 2 。但是，由于受桥梁下净空及场地的限制，在桥下再次施作墩柱，势必对既有桩基产生影响，另外,还会影响桥梁下方既有道路的运行 3-4。针对上述问

6、题，本文提出了一种高速公路独柱墩增设钢结构盖梁升级改造施工技术，以原有桥梁结构为依托，在墩柱上安装钢抱箍，钢抱箍安装就位后，再将钢盖梁从地面提升到指定位置，并通过吊车进行水平方向的调节，将钢盖梁快速安装到位，使钢盖梁的安装符合设计要求。收稿日期：2 0 2 2-0 4-0 7作者简介：陈静（19 7 5 一），女，四川成都人，本科，高级工程师，主要从事道路桥梁相关工作。1165川建材SichuanBuildingMaterials1工程概况西攀高速蒲坝安宁河大桥左幅第二联6 、7 墩及右幅第二联7 、8 墩为单支座独柱墩，支座型号为GPZ（K Z)20000GD。为保证结构的安全使用，从经济和

7、施工难度等方面综合考虑,新增盖梁采用钢结构盖梁，即在原独柱墩墩柱文献标志码：A上设置钢结构盖梁，钢结构通过高强锚栓、高流态环氧灌注填充料与原桥墩柱连接，盖梁上设置板式橡胶支座，与原支座中心间距为2.5 m。2技术特点1)本技术以原有桥梁墩柱为依托安装钢盖梁，无需在桥下再次施作墩柱，即可完成对独柱墩桥梁的加固改造施工，大大地降低了改造成本。2)钢盖梁从地面提升到指定位置，再通过吊车进行水平方向的调节，将钢盖梁快速安装到位，使钢盖梁的安装符合设计要求，安装速度快，施工效率高。3）仅依靠有限的施工条件实现了钢盖梁的快速安装，既有效缩短了工期、降低了施工成本，又能降低施工安全风险，尤其可减小对已经通车

8、桥梁的安全稳定性的影响。4)施工活动不受场地的限制，无需使用大型吊装设备，施工完成后不会对桥下空间产生影响，工程适用性强。3工艺原理通过增加横桥向支承数量，将单点支撑调整为横向三点支撑，恒载反力由原支座承担，活载反力由3 个支座共同承担，从而达到既不改变原结构受力体系，又能提高横向抗倾覆稳定性系数的目的。在原独柱墩墩顶增设钢结构盖梁（见图12），通过高强锚栓、高流态环氧灌注填充料与原桥墩连接。盖梁上设置板式橡胶支座，和原支座中心间距2.5 m。支座根据最不利工况的支反力极端结果进行选取。钢结构盖梁采用Q355NHC型钢板，为了保证钢结构盖梁整体质量及焊接可靠性，钢结构整体均在工厂完成标准化加工

9、，运抵现场后进行安装。1000新支座A原支座NLOOSN3N12/N2000k194050图1增设钢盖梁立面图（单位：mm）第49 卷第9 期2023年9 月2.5002.500普通螺栓+5B大样CI:3M20M16后扩底锚栓3081000新支座4N6第4 9 卷第9 期2023年9 月XS学0000图2 增设钢盖梁侧面图（单位：mm）4操作要点4.1搭设操作平台1)支架基本布置：支架搭设外轮廓尺寸为长18 m，宽6m。架体均采用483mm钢管,立柱间距横向0.8 m,纵向0.8 m,竖向横杆间距0.8 m,立柱钢管顶面保持水平，上面满铺实木跳板并与支架连接固定好，周围设置围栏并满挂防抛网，立

10、杆底部采用10 cm10cm方木支垫，支架与墩柱形成可靠抱箍连接，钢管架搭设地面浇筑10 cm混凝土。2)排架外侧周围采用钢管脚手架搭设人工操作平台，平台高度根据立柱钢管高度逐步搭设，总高度约10 m，顶面平台高度按实际高度控制，以方便工人正常站立姿势安放支座垫石为宜。4.2安装部位凿毛采用人工对钢结构盖梁安装范围内的混凝土表面进行凿毛，确保混凝土粘结表面粗糙、坚硬密实、无松动，粗骨料及钢筋部分外露并形成1cm左右的凹凸面，再用钢丝轮清除表面浮浆并用清水冲洗干净。4.3测量定位、打孔将锚栓孔现场放样位置提供给钢结构盖梁加工工厂对钢结构盖梁锚栓孔对应位置进行钻孔。在钢盖梁安装就位后，再按照钢盖梁

11、既有孔位对墩柱进行钻孔，并植人锚栓。根据孔径、孔深和施工设备的功率大小选择合适的钻头。钻孔前把结构物表面的水、油等液体清理干净，以防止污染孔洞。4.4钢盖梁制造、运输钢结构盖梁的制作应在工厂完成所有标准化加工和焊接。钢盖梁及下端钢抱箍锚栓孔应参照现场独柱墩锚栓孔放样位置提前在工厂进行加工，待钢结构盖梁所有工序加工完毕后，运抵施工现场进行安装，如图3 所示。钢盖梁制作前，需根据墩柱实际尺寸调整钢套筒直径，保证钢套筒内侧与墩柱混凝土之间的灌浆料间隙3 cm,且3.5cm。图3 钢抱箍及钢盖梁安装4.5安装钢结构盖梁1)钢结构盖梁的安装及灌注应在干燥环境下进行。钢结构盖梁两半环采用M24高强螺栓临时

12、对拉紧固，M24高强5川建材SichuanBuildingMaterialsA大样101100:800:1100+8101500+810+3120Vol.49,No.9September,2023螺栓采用扭矩扳手进行扭矩控制，扭紧的力矩值应2 2 0Nm。钢盖梁安装时,先采用M14自攻型锚栓对钢盖梁进行临时固定至既定位置，并安装下端钢抱箍，再进行现场焊缝的施焊。V162)在锚栓植人及现场焊接施工完成后,向钢构件与墩柱间的间隙中压力灌注高流态环氧灌注填充料。灌注前，先用封边胶将钢盖梁抱箍钢板周围封闭，在钢盖梁顶部留出排气孔，在钢板低端黏贴注浆嘴并通气试漏后，以不小于0.2 MPa的压力压入高流态

13、环氧灌注填充料，当排气孔出现浆液后停止加压，并用封边胶封堵,再以较低压力维持10 min以上。4.6植入锚栓1)锚栓钻孔所使用的钻机具有产品成熟、可导向定位、震动小、不损坏结构表面、成孔快速、孔径孔深准确的特点。2)钻孔前，按设计要求在结构表面标示钻孔位置、型号，并使用钢筋保护层厚度仪对原结构内的钢筋位置进行判定，确保钻孔不破坏原结构内的钢筋。3)钻孔时,确保钻孔方位，以防钻穿相邻锚栓孔。钻孔进行分批钻孔，待达到规定强度后，再钻第二批孔。成孔后采用刷子以及清洁的压缩空气清孔。4)植入时将锚栓缓缓插人孔内至埋植深度，保证孔口溢胶并将溢胶刮净。4.7安装支座1）安装支座垫块：根据所需高度选择合适的

14、支座垫块形式，垫块按照梁底横坡与新增盖梁顶面间距进行现场确认，使新增支座充分压实。2)安装梁底楔形块调平钢板：在梁底楔形块对应区域开凿2 cm的槽，使后期灌注的楔形块嵌入其中，调平钢板通过M12螺栓初步水平固定于开槽的下方，调平钢板安装好之后，暂不灌注改性环氧灌浆料。3)安装支座：待梁底楔形块调平钢板安装好、钢结构盖梁安装完毕后，先将新增支座底面涂抹支座粘贴胶，塞人梁底调平钢板及支座垫块之间，并采用扳手调节梁底调平钢板螺母，确保调平钢板与支座水平贴紧，确保支座、梁底调平钢板、支座垫块三者紧密贴合，最后灌注梁底调平钢板与梁体间的改性环氧灌浆料,如图4 所示。图4 支座安装4)灌注改性环氧灌浆料：

15、将调平钢板四周采用木模或钢模板进行围挡封闭，预留出排气孔，从钢板低端灌入浆液，并确保浆液灌注密实。灌注前，初步计算所需的浆体体积，灌注实际浆体方量不应与计算值产生过大误差，防止中间缺浆。浆液终凝后,拆除模板及四角钢楔块，检查是否有漏浆处，必要时对漏浆处进行补浆。5质量控制1)施工前，必须核实承台底标高、墩高、桥墩主筋直径、路线横坡及纵坡、交界墩处支座间距、独柱墩实际偏心距离等因素，如与设计文件不符,应及时通知设计人员，以便及时根据现场实际情况做出相应的调整。.117.Vol.49,No.9September,20232)参照现场独柱墩锚栓孔放样位置在工厂进行钢结构盖梁锚栓孔放样钻孔，保证钢盖梁

16、锚栓孔位置与现场一致。在工厂完成钢结构盖梁半结构其余标准件加工，焊接成半结构，焊接前先进行试拼装。根据实际放样测量情况在钢盖梁顶部焊接支座垫石相应的钢板,并完成支座垫石的施工。3)钢盖梁制造尺寸允许偏差及安装允许偏差如表1 2所示。表1钢盖梁制造尺寸允许偏差项次检查项目1钢板长度2钢板高度3钢板宽度4平面度5平面内拱度6纵横向肋板的垂直度表2 钢盖梁安装允许偏差项目轴线偏位/mm盖梁中心线盖梁顶高程/mm两悬臂端支座纵、横向扭转支座偏位/mm水平向偏位支座底板相对四角高差/mm高强度螺栓扭矩连接焊缝质量4)气检、灌浆压力和持压均为施工过程中的检验项目，在施工过程中，施工单位应会同监理工程师，对

17、其旁站检验，并做好施工记录，供加固后复验。注浆密实度是保证设计效果的重要指标。应采用雷达探测和超声波对注浆密实度进行全面检测。浆液灌注施工质量检验项目如表3 所示。5川建材Sichuan BuildingMaterials项次1234注浆饱满程度/%规定值或允许偏差/mm6结语51)本技术在原独柱墩墩顶增设钢结构盖梁，通过高强锚5栓、高流态环氧灌注填充料与原桥墩连接。盖梁上设置板式5橡胶支座，支座根据最不利工况的支反力极端结果进行选5取,加固后将单点支撑调整为横向三点支撑。其中，恒载反5力由原支座承受，活载反力由3 个支座共同承担，当桥梁上3部结构存在偏载作用时，新增支座参与受力产生支反力抵抗

18、梁体受偏载作用产生的扭矩。本技术能够有效地解决独柱墩桥梁的偏载倾覆问题，技术效益显著。规定值或允许偏差2)本技术已成功应用于西攀高速蒲坝大桥第二联横向5抗稳定性提升改造工程以及隆纳高速公路独柱式桥墩桥梁5抗倾覆稳定提升改造工程，既有效缩短了工期、降低了施工5成本，又能降低施工安全风险，尤其可减小对已经通车桥梁5的安全稳定性的影响，社会效益显著。5参考文献：10%I级焊缝标准第4 9 卷第9 期2023年9 月表3 浆液灌注施工质量检验项目规定值或检查项目允许偏差气检/MPa0.4灌浆压力/MPa0.2持压/min10951张伟.独柱墩桥梁加固施工与技术 J.工程技术研究，2 0 2 1，44(

19、20):245-246.2谢文洁.独柱墩桥梁加固施工技术研究 J.交通世界,2 0 2 1，28(6):37 38.3陈勇，杨培伟.独柱墩桥梁抗倾覆加固改造技术 J.施工技术,2 0 2 1,54(8):8 4 -8 8.4龙柏全.独柱墩桥梁倾覆原因分析与加固设计探究 J.四川建材,2 0 19,4 5(7):13 1-13 2.检查方法和频率压力不漏气，检查施工记录：10 0%检查施工记录：10 0%检查施工记录：10 0%超声雷达全范围检查 ID:015529 （上接第115页）L-80-60-40-20图4骨架曲线3结论1)对不同大跨度钢桁架节点试样进行测试，直至剪切失效。整个过程主要包

20、括三个阶段：弹性阶段、有裂纹的工作阶段和失效阶段。虽然第二阶段出现裂纹，但由于型钢具有塑性能力，节点仍可以承受更高的载荷。2)高压缩比会导致试样具有较高的剪切能力，而轴向压缩比对节点的延性和剪切能力也有显著影响。高轴向压缩比通常会提高剪切能力，但会降低延性和地震吸能能力。3)低循环载荷下的节点滞回曲线较为丰满，且大跨度钢架节点的整体地震性能较好，因此，建议通过提高轴压缩.118比来提高大跨度钢桁架试样的抗震能力。400J-1NX/薄+i-2300200-10030变形量/mm-200F-300L-400 ID:015572 参考文献：1赵文杰，张静怡，侯超.随机局部腐蚀作用下钢管混凝土K形节点

21、的力学性能分析 J.钢结构,2 0 2 2,3 7（3）：10-19.2王锦文，马镇炎，方宇健，等.恒丰贵阳中心环带桁架的设置选型1406080及其节点有限元分析 J.建筑结构,2 0 2 1,51(S2)：8 0-8 6.3徐金俊，陈宗平，张士前，等.型钢混凝土十形柱及其节点抗震性能演变、传递机制及设计理念 J.土木工程学报，2 0 18,51(7):75 86.4唐蓉琴，黄勇.钢桁架混凝土板组合屋盖结构静力特性研究J .贵州大学学报（自然科学版），2 0 13，3 0（5）：10 4 108,125.5鲍振洲，安琦，董雨昊.双向弦支组合楼盖结构静力性能及施工全过程分析 J.钢结构，2 0 2 2,3 7（8）：3 5-4 6.6金振山.塘沽站无站台柱雨棚钢桁架与站房共体部分结构性能分析与施工控制技术 J.铁道建筑技术,2 0 10,4 8（S1）：2 3 1-2 3 4.7中华人民共和国住房和城乡建设部.混凝土结构设计规范：GB500102010S.北京：中国建筑工业出版社，2 0 10.8中华人民共和国住房和城乡建设部.混凝土结构工程施工规范：GB506662011S.北京：中国建筑工业出版社，2 0 11.9潘路杰.城市双层钢混组合桁架梁桥总体设计与关键节点分析 J.中国市政工程,2 0 2 1,4 6（3：2 1-2 5.