曲泽尕峡旧桥加固设计总结.docx

精选资料北京华景公司路桥部2009.5国道214线设计技术总结曲泽尕峡旧桥加固设计徐宝林中国公路工程咨询集团目录1.概述12.现场调查及检测22.1.曲泽尕峡1号桥现状22.2.曲泽尕峡2号桥现状32.3.曲泽尕峡3号桥现状33.桥梁病害及原因分析43.1.桥梁病害43.2.病害原因分析54.承载力评定及加固方案设计54.1.承载力评定54.1.1.承载力评定方法54.1.2.参数的取用64.1.3.结构承载力评定104.2.加固方案设计114.1.1.结构加固的方法概述124.1.2.方案选定124.1.3.加固后结构计算结论155.施工工艺及其他165.1.施工工艺165.1.1.粘贴钢板的施工工艺165.1.2.植筋的施工工艺175.2.其它186.一些体会18可修改编辑曲泽尕峡旧桥加固设计1. 概述曲泽尕峡位于国道214线K1075+685K1076+906，峡谷两侧岸坎陡立，峡谷两岸之间只有730m宽，义涌曲从峡谷中流过。为保证路基安全，旧路沿水流方向设置纵向桥3座，水由桥下通过。2. 现场调查及检测曲泽尕峡一共有3座纵向桥，经现场调查，该3座桥情况分布如下：2.1.曲泽尕峡1号桥现状原有K1077+505.0曲泽尕峡1号中桥为6跨(8+8+19.4+8+8)钢筋混凝土矩形板桥，桥长52.6m，1-2及5-6孔下部结构为柱式墩桩基础，桥面净宽为8m，两侧设有栏杆0.3m；第3-4孔为纵向桥，下部为于桥两侧顺水流方向设置兼承挡墙功能的重力式桥墩、扩大基础，桥面净宽为7m；第3跨及第5跨为过渡跨，桥面净宽由8m渐变为7m；桥台为重力式桥台，扩大基础；0号桥台左侧有泉水从下方冒出，对桥台安全有一定影响；本桥上部结构使用良好，但桥面伸缩装置已损坏、漏水；受桥面渗水及冻融的影响，在支承部位出现泛白，有老化迹象；下部桥墩冲刷较为严重，部分基桩已被冲出；第3孔挡墙部分浆砌块石砂浆已脱落，部分外漏；桥侧护栏已部分损毁，桥头跳车现象明显。第3孔纵向挡墙，基础冲刷桥梁总体情况桥面伸缩缝损坏渗水、桥墩及支承处混凝土泛白曲泽尕峡1号中桥现状2.2.曲泽尕峡2号桥现状原有K1078+695曲泽尕峡大桥为14-8m钢筋混凝土矩形板桥，桥长113m，桥面净宽为7m，两侧设有栏杆；下部结构为柱式墩、桩基础，重力式桥台、扩大基础；本桥上部结构使用良好，但桥面伸缩装置已损坏，渗水；受桥面渗水及冻融的影响，在支承部位出现泛白，有老化迹象；下部桥墩冲刷较为严重，部分桩基已被冲出；桥侧护栏已部分损毁，桥头跳车现象明显。渗水、桥墩及支承处混凝土泛白桥梁总体情况护栏损坏冲刷严重、桩基外漏曲泽尕峡大桥现状2.3.曲泽尕峡3号桥现状原有K1078+820曲泽尕峡2号中桥为9-8m钢筋混凝土矩形板桥，桥长73m，桥面净宽为7m，两侧各设有栏杆；下部结构为柱式墩、桩基础，重力式桥台、扩大基础。本桥上部结构使用良好，但桥面伸缩装置已损坏，桥梁伸缩缝处渗水；受桥面渗水及冻融的影响，在支承部位出现泛白，有老化迹象；下部桥墩冲刷较为严重，部分桩基已被冲出，1号桥墩右侧桩基已外漏出1m、混凝大面积剥落、钢筋外露已锈蚀，存在安全隐患；桥上部护栏已部分损毁，桥头跳车现象明显。支承处混凝土泛白桥梁总体情况伸缩缝失去作用冲蚀严重、钢筋外漏曲泽尕峡2号中桥现状附：正规的加固设计应该对旧桥进行详细检测，内容应该包括：动静载实验、混凝土强度等；但这次情况特殊，没能进行荷载试验及相关检测。3. 桥梁病害及原因分析3.1.桥梁病害对K1076+745.0曲泽尕峡大桥及K1076+870.0曲泽尕峡中桥调查时发现，大桥存在如下病害：(1) 桥梁的桥面铺装沥青表处层、混凝土现浇层出现破损、剥落。(2) 栏杆混凝土出现破损、剥落、露筋，部分栏杆完全损毁。(3) 桥面伸缩装置破损，已完全失去功效。(4) 桥头跳车。(5) 支撑处上部梁板混凝土泛白。(6) 桥梁基桩受冲刷严重，桩基外露。K1076+745.0曲泽尕峡大桥1-12号桥墩桩基外露0.50.8m，13号桥墩完好，还有部分墩柱(桩)因施工控制不规范偏位较大；K1076+870.0曲泽尕峡中桥1号桥墩左侧墩柱钢筋外露、锈蚀严重，2-9号桥墩桩基外露0.40.6m。3.2.病害原因分析(1) 桥面毁坏主要原因：桥面铺装为2cm沥青表处偏薄、施工质量不过关及冻融破坏。(2) 栏杆损毁主要原因：混凝土强度偏低、交通事故(3) 桥面伸缩装置破损主要原因：未正确安装伸缩装置(4) 桥头跳车主要原因：桥头路基为柔性体系，而桥梁则为刚性体系；处置措施为：将桥头路基压实度提高到96%，以减小跳车。(5) 支撑处上部梁板混凝土泛白主要原因：桥面排水不畅(6) 桩基及其钢筋外露主要原因：桥下冲刷造成河床降低严重，致使桩基外露；水流冲刷及流冰侵蚀，造成外露桩基混凝土强度降低及钢筋锈蚀，诱发混凝土膨胀，从而使桩头破坏严重。4. 承载力评定及加固方案设计4.1.承载力评定4.1.1.承载力评定方法目前桥梁承载力的评估，多采用以下三种方法：调查比较法，即由实际交通测定桥梁动态的方法；分析计算法；荷载试验法，即对桥梁施加试验荷载，测定其主要部位反映的方法。根据调查得到的资料情况，本次采用分析计算法评定曲泽尕峡3座纵向桥的承载力。分析计算法是从调查结果入手，利用计算理论及经验系数分析计算而评估旧桥承载力的一种方法。分析计算方法一般分为经验系数折算和理论计算两种方法。整理调查得到的相关资料，曲泽尕峡的3座纵向桥可以利用经验系数折算法评估其承载力。经验系数折算法是以原有设计荷载等级为基础，同时考虑桥梁损坏程度、材料老化程度、桥面行驶条件、实际交通情况、桥梁建造使用期限等因素，折算求出桥梁安全承载力的方法。一般情况下，桥梁承载力可通过下式求得：Vd=bRdcRcc;sRssZ1(1-e)Vd结构抗力采用值；Rd结构抗力函数；b结构工作条件系数；Rc混凝土强度设计采用值；c在混凝土强度设计值基础上的混凝土安全系数；Rs预应力或或非预应力钢筋强度设计采用值；s在钢筋强度设计值基础上的混凝土安全系数；Z1基于桥梁检测结果的承载力检算系数；e承载力恶化系数；c配筋混凝土结构的截面折减系数；s钢筋的截面折减系数；4.1.2.参数的取用(1).检算系数Z1公路桥梁养护技术规范的桥梁结构构件技术状况评定标准将结构构件分为良好状态、较好状态、较差状态、差的状态、危险状态共六种状况。钢筋混凝土桥梁的承载力检算系数Z1结构或构件技术状况评定值D受弯构件轴心受压轴心受拉偏心受压偏心受拉受扭构件局部承压抗剪构件1(良好)1.151.201.051.151.151.101.151.052(较好)1.101.151.001.101.101.051.101.003(较差)1.001.050.951.001.000.851.000.904( 差 )0.900.950.850.900.900.850.900.855(危险)0.800.850.750.800.800.750.800.80对曲泽尕峡纵向桥调查后，确定各构件的技术状况等级分别如下： 3.05(上部梁板)、3.0(盖梁)、4.9(桥墩及桩基除曲泽尕峡2号中桥的1号桥墩)、4.1(其余桥墩)。则各构件承载力检算系数分别为：0.98(上部梁板)、1.00(盖梁)、0.86(桥墩及桩基除曲泽尕峡2号中桥的1号桥墩)、0.94(其余桥墩)。(2).恶化系数e承载力恶化状况是一个很复杂的问题，其影响因素很多。可主要从混凝土表观缺损、混凝土强度、钢筋锈蚀电位、混凝土电阻率、混凝土中氯离子含量、混凝土碳化深度、钢筋保护层厚度等7个方面进行评判。经研究上述7各方面在承载力恶化状况评价的权重值可按下表选用：承载力恶化状况评价的权重值评价标准混凝土表观缺损钢筋自然电位混凝土电阻率混凝土碳化深度保护层厚度氯离子含量混凝土强度W0.320.110.050.200.120.150.05根据调查得到的恶化状况评定值E，确定承载力恶化系数，按下表选用。钢筋混凝土桥梁的承载力恶化系数e恶化状况评定值E环境条件干燥、不冻、无侵蚀性介质干湿交替、不冻、无侵蚀性介质干湿交替、冻、无侵蚀性介质干湿交替、冻、有侵蚀性介质1(良好)0.000.020.050.062(较好)0.020.040.070.083(较差)0.050.070.100.124( 差 )0.100.120.140.185(危险)0.150.170.200.25对曲泽尕峡纵向桥调查后，确定各构件的恶化状况评定值E为：2.90，所处环境条件为“干湿交替、冻、无侵蚀性介质”，则取恶化系数：e=0.097。(3).截面折减系数(c、s)可通过对配筋混凝土结构损伤状况的评价来确定截面折减系数。结构的损伤状况可通过材料风化、碳化、物理与化学损伤这3个方面进行评价经研究上述3各方面在结构损伤状况评价的权重值可按下表选用：结构损伤状况评价的权重值检测指标材料风化碳化物理与化学损伤权重0.100.350.35根据调查得到的结构损伤状况评定值，确定结构的截面折减系数，按下表选用。钢筋混凝土桥梁的截面折减系数c截面损伤综合评定值R截面折减系数1R20.981.002R30.930.983R40.850.934R50.85以下钢筋的截面折减系数主要考虑由于钢筋锈蚀造成的截面损失。钢筋混凝土桥梁的钢筋截面折减系数s评定标准性质描述钢筋截面折减系数1(良好)沿钢筋出现裂缝，宽度小于限值0.981.002(较好)沿钢筋出现裂缝，宽度大于限值，或钢筋锈蚀引起混凝土发生层离0.950.983(较差)钢筋锈蚀引起混凝土剥落，钢筋外露、表面有膨胀薄锈层或坑蚀0.900.954( 差 )钢筋锈蚀引起混凝土剥落，钢筋外漏、表面膨胀性锈层显著，钢筋断面损失在10%以内0.800.905(危险)钢筋锈蚀引起混凝土剥落，钢筋外漏、出现锈蚀剥落，钢筋断面损失在10%以上0.80以下对曲泽尕峡纵向桥调查后，确定各构件的截面折减系数分别如下： 0.95(上部梁板)、0.95(盖梁)、0.85(桥墩及桩基除曲泽尕峡2号中桥的1号桥墩)、0.90(其余桥墩)；各构件钢筋截面折减分别如下：0.98(上部梁板)、0.99(盖梁)、0.80(桥墩及桩基除曲泽尕峡2号中桥的1号桥墩)、0.90(其余桥墩)。(4).活载影响修正系数q考虑到实际运营荷载与设计荷载的差别而对结构的不利影响，引入荷载修正系数q。主要从典型代表交通量、车重代表值、轴重的频遇值等3个方面确定活载影响修正系数。q=3q1q2q3式中：q活载影响修正系数； q1对应于交通量的活载影响修正系数； q2对应于大吨位车辆混入率的活载影响修正系数； q3对应于轴荷分布的活载影响修正系数。交通量的活载影响修正系数可根据典型代表交通量Qm与设计交通量Qd之比，按下表选用。对应于交通量的活载影响修正系数q1Qm / Qd截面折减系数1Qm / Qd R1.31.001.051.3Qm / Qd R1.71.051.101.7Qm / Qd R2.01.101.202.0Qm / Qd 1.201.35可根据大吨位车辆混入率来按下表选用对应于车重影响的活载影响修正系数。对应于大吨位车辆混入率的活载影响修正系数q2大吨位车辆混入率截面折减系数0.31.001.050.30.51.051.100.50.81.101.200.81.01.201.35可根据后轴重超过汽车检算荷载之最大轴荷所占的百分数，按下表选用对应于轴荷分布的活载影响修正系数。对应于轴荷分布的活载影响修正系数q3截面折减系数5%1.001.055%15%1.051.1015% Mdu旧桥上部结构承载能力不能满足要求，需加固。(2).盖梁原设计盖梁尺寸及配筋如下图：原桥盖梁构造图盖梁高70cm，宽100cm，跨中截面底部配有822的II级钢筋，顶部为422的钢筋。利用桥梁通计算结构内力如下：跨中截面极限状态下作用基本组合的效应组合设计值如下：Md=qMd=1.04534.0=555.4KNm而跨中提供抗力为： Mdu=cs1-eZ1Mdu =0.950.99(1-0.097)1.00536.4=455.5KNm Md Mdu旧桥盖梁承载能力不能满足要求，需加固。 (3).桩基原桩基桩底极限状态下作用基本组合的效应组合设计值如下：Nd=qNd=1.041060=1102.4 KN而基桩提供抗力为： 2号桥1号墩 Ndu=cs1-eZ1Ndu =0.850.801-0.0970.861257=663.8 KN Nd Ndu 其余桥墩 Ndu=cs1-eZ1Ndu =0.900.901-0.0970.941257=864.2 KN Nd Ndu旧桥桩基承载能力不能满足要求，需加固。4.2.加固方案设计桥涵汽车荷载等级由原来汽-20变到公路-II级后，主要受力构件均不能满足承载力要求，需加固，以保障结构安全。同时还需根除原来两桥的病害，以保障结构加固后的耐久性。具体方案设计如下。4.1.1.结构加固的方法概述(1).上部结构加固的技术桥梁上部结构加固主要有如下技术方法：a 桥面补强层加固法b 增大截面和配筋加固法c 锚喷混凝土加固法d 粘贴钢板加固法e 改变结构受力体系加固法f 体外预应力加固法g 增设纵梁加固法h 拱圈增设套拱加固法(2).上部结构加固的技术桥梁下部结构加固主要有如下技术方法：a 扩大基础加固法b 增补桩基加固法c 钢筋混凝土套箍或护套加固法d 桥台新建辅助挡土墙加固法e 墩台拓宽方法4.1.2.方案选定根据上述方法的特点，结合本项目实际情况，对上部空心板采用桥面补强的加固方法，对盖梁采用粘贴钢板的加固方法，对墩柱及桩基采用混凝土套箍的加固方法。各构件加固的要点如下。(1).上部空心板加固本次加固设计考虑对其桥面补强加固，凿除原6cm混凝土，重铺1220cm C30混凝土；加固后经计算上部梁板部板抗弯及裂缝宽度均能满足要求。a 凿除旧路原有6cm铺装及护栏；b 预制板顶面拉毛，形成凸凹不小于6mm的粗糙面，在表面植入锚固筋；c 加铺C40混凝土现浇层；d 安装护栏、泄水管、伸缩缝等设施；e 铺5cm厚沥青混凝土铺装层。原上部空心板加固(2). 盖梁加固设计荷载提高后，经验算盖梁跨中抗弯不能满足承载力要求。本次加固设计对下部盖梁采用锚固钢板法加固，加固后经计算能满足承载力要求。a 对粘贴钢板的位置进行定位，并对锚固螺栓位置定位、钻孔；b 对混凝土及钢板结合面进行表面处理；c 粘贴钢板，并用螺栓加固；d 对钢板作表面防腐处理。原桥盖梁加固(3).桩基设计荷载提高后，经验算桩基承载力不能满足要求。本次设计对其进行混凝土套箍的方法加固，加固后经计算能满足承载力要求。a 凿除桩头受损混凝土及风化层，以露出新鲜混凝土为宜；将外露桩身混凝土表面凿毛，对外露钢筋除锈，在桩基表面植筋；b 安装钢筋笼；c 安装预制好的2块半圆形的钢模板；d 浇筑C30混凝土。原桥墩柱及桩基加固4.1.3.加固后结构计算结论(1).上部空心板跨中截面极限状态下作用基本组合的效应组合设计值如下：Md=qMd=1.033318.3=328.8KNm加固后跨中提供抗力为： Mdu=cs1-eZ1Mdu =0.950.98(1-0.097)0.98454.8=374.7KNm Md Mdu加固后结构承载能力能满足要求。(2).盖梁跨中截面极限状态下作用基本组合的效应组合设计值如下：Md=qMd=1.04534.0=555.4KNm加固后跨中提供抗力为： Mdu=cs1-eZ1Mdu =0.950.99(1-0.097)1.00748=635.3KNm Md Mdu加固后盖梁承载能力能满足要求。 (3).桩基原桩基桩底极限状态下作用基本组合的效应组合设计值如下：Nd=qNd=1.041060=1102.4 KN加固后基桩提供抗力为： Ndu=cs1-eZ1Ndu =0.900.901-0.0970.942828=1944 KN Nd钻植埋螺栓孔钢板表面处理配制环氧树脂粘结剂涂刷环氧树脂打底层加压固定钢板固化检验用环氧树脂水泥砂浆填塞钢板与混凝土表面间缝隙、勾缝、封住螺栓帽钢板表面防腐处理。(1).粘钢区域混凝土表面处理。依据设计图的要求并结合现场量测定位情况，在粘钢加固补强区表面放出钢板位置大样，先凿除粘钢区域表面68mm厚的表层砂浆，使坚实的混凝土石外露，并形成平整的粗糙面，表面不平处应用尖凿轻凿整平，再用钢丝轮清除表面浮浆，剔除表层疏松物，最后用压缩空气吹净表面粉尘，并用甲苯或工业丙酮擦拭表面除去油污，并保持混凝土粘合面干燥清洁状态。(2).螺栓孔眼放样并钻孔。按施工图的孔眼位置，在混凝土结合面上选用与螺栓相应直径的钻头，用电钻(冲击钻)钻孔；在锚栓孔的定位时应先采用钢筋定位仪检测，当梁内主筋与钻孔干扰时可微调锚栓孔的孔位，避免钻孔时碰及钢筋；钻孔的孔径和孔深严格按设计要求施工。(3).粘贴钢板配套打孔及钢板表面处理。依据现场实际放样进行粘贴钢板下料，并依据现场植埋的螺栓；先对所粘贴的钢板进行配套打孔，然后对钢板的粘贴面用磨光砂轮机或钢丝刷磨机进行除锈和粗糙处理，打磨粗糙度越大越好，打磨纹路应与钢板手里方向垂直，最后用脱脂棉沾甲苯或工业丙酮将钢板粘贴面擦拭干净。(4).配制环氧砂浆。按产品要求配好环氧砂浆，并充分拌合。(5).粘贴钢板。先用甲苯或工业用丙酮清洗处理后的粘钢区域混凝土表面和钢板粘贴面，再在混凝土表面和钢板粘贴面涂抹一层薄而匀的环氧树脂类结构胶（厚度控制在24mm左右），然后再将钢板贴合上。(6).加压固定。当埋植螺栓后，粘贴钢板贴合上，加垫片，紧固螺母，交替拧紧各加压螺杆，使多余的胶砂沿板缝挤出，达到密贴程度，加压固定的压力不小于0.15MPa。同时要不断轻轻敲打钢板及时检查钢板下环氧砂浆的饱满性。(7).固化检验与钢板表面防腐处理：在完成粘贴钢板24小时后，用小锤轻轻敲击粘贴扁钢，从音响判断粘贴固化效果，若发现钢带粘贴固化面积小于90，则此粘贴钢板无效，应剥下重新粘贴。(8).对外露钢板防腐处理涂装。经检验确认，钢板粘贴固化效果可靠后，清除钢板表面污垢和锈斑，对其外露表面进行防腐处理涂装，涂刷2遍红色酚醛防锈漆，外涂两遍灰色面漆。5.1.2.植筋的施工工艺植筋是运用高强度的化学粘合剂，使钢筋与混凝土产生握固力，从而达到预留效果，其施工程序：定位钻孔清尘注胶钢筋处理植入钢筋养护固化质量检验。具体要求如下：(1).准备施工前必须将盖梁上表面清理干净，按设计图纸，放线标明钢筋锚固点钻孔的位置。(2).钻孔按设计图纸要求明确钢筋锚固位置、成孔直径及锚固深度，钻孔要沿垂直方向，倾斜度不大于8。(3).清孔：钻孔完成后，将孔内及周围半径0.5米范围内灰尘清理干净，可采用气泵及毛刷，此过程要作到三吹两刷，即吹孔三次、清刷两次，清刷完毕后，用棉丝沾丙酮或酒精，清刷孔洞内壁，使孔壁最终达到清洁干燥；如遇较潮湿的情况，还须用加热棒，进行干燥处理。灌胶前用干净棉丝将清洁过的孔洞严密封堵，以防有灰尘和异物落入。(4).配胶、注胶、插筋必须由植筋专业人员负责，并作详细记录，记录内容包括：配胶量、时间、固化情况等。(5).钢筋表面处理：用电动钢丝刷或人工钢丝刷，清除钢筋表面的锈蚀，用丙酮或酒精清除钢筋表面油污及灰尘。 (6).植入钢筋：用专用工具将锚固用胶注入孔洞内2/3 即可；用专用工具将处理好的钢筋，除锈清理端朝向孔洞，一边向同一方向旋转，一边缓慢将钢筋插入洞内，直至到达孔洞底部为止。此时如无锚固用胶从洞内溢出，说明注胶量不够，须将钢筋拔出，重新注胶，再次插入钢筋，直至能使胶溢出洞口。(7).清理：用棉丝蘸少许丙酮，清理工作面遗留的胶及清理工作面的垃圾。在清理遗留胶的时候，要小心轻缓，不得对钢筋进行摇摆或碰撞。(8).钢筋植入定位后应加以保护，防止碰撞和移位，保持3天，待结构胶固化混凝土后方可受力。(9).钻孔过程中如遇到钢筋应立即停止，重新更换孔位；孔内如遇下雨进水，必须用棉纱吸干浸水，并且用加热管烘干，方可注胶插筋；钻孔时进度不宜太快，以免钻头发热影响钻孔周围混凝强度或损坏钻机。在高空作业且所钻孔径不小于18mm时，必须两人同时操作电锤，并且系好安全带。植筋实施前应进行承载力试验，单根植筋的手拉承载力为：直径25mm钢筋：138kN、直径28mm钢筋173kN，试验根数不少于5根；试验操作与结果评定应符合混凝土结构加固设计规范(GB50367-2005)的要求。5.2.其它桩基加固施工过程中，严禁机动车辆在桥上通过。在纵向桥养护补强层浇筑后，应避免其过早受力，可在桥面上设置临时的过桥方法保证车辆通行。本桥所在路段为通过曲泽尕峡唯一道路，施工过程中会引起交通中断，为此应合理安排桥梁建设工序缩短工期，以尽快恢复交通。同时施工期间应及时发布有关路况信息，在关键位置指示交通分流，以减小交通中断带来的影响。6. 一些体会(1).培养分析问题解决问题的方法及能力。(2).旧路改扩建时基础资料收集及调查很重要，要准确、齐全。(3).设计要安全，但同时也要合理。THANKS !致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习课件等等打造全网一站式需求欢迎您的下载，资料仅供参考，如有侵权联系删除！可修改编辑