独柱墩桥梁钢管柱抗倾覆加固技术

总401期

2016年第23期（8月 中）

桥梁与隧道工程

0 引言

独柱墩桥梁由于线型简洁流畅，桥下空间使用率高，视觉通透，被越来越多地应用于高速公路互通立交匝道桥。然而随着独柱墩桥梁运营发现，由于我国大部分桥梁工作者比较关注的是桥梁抗弯、抗剪承载力是否满足规范要求，而对桥梁的横向抗倾覆能力研究不足，相比双柱、多柱支撑的桥梁，其稳定性逐渐暴露出不足。在车辆超载或偏载不利工况下，独柱墩桥梁由于车辆偏载引起落梁、垮塌的重大安全事故时有发生。因此，实施独柱墩桥梁防倾覆加固就尤为重要了。

京承高速公路于2005年10月建成通车，至今运营已有十一年。2014年对全线的独柱墩桥梁进行加固设计与施工。下面结合京承高速公路滦平互通C 匝道桥的设计、施工经验，阐述独柱墩桥梁钢管柱加固设计及质量控制。

1 桥梁概况

京承高速公路按山岭高速公路设计，设计时速80km/h ，为全立交、全封闭、双向四车道高速公路。滦平C 匝道桥位于京承高速公路滦平互通处，全桥跨径组合为20m+25m+20m ，桥长65m ，桥宽8.5m 。上部结构采用钢筋混凝土连续箱梁，下部结构为独柱墩、钻孔灌注桩，独柱墩支座形式为GYZ400×77mm ，桥面铺装为沥青混凝土，设计荷载汽超-20级，挂车-120，本桥位于平曲线上，平曲线半径R=150m （见图1）。

图1：滦平互通C 匝道桥结构照片

收稿日期：2016-04-15

作者简介：关士锋（1981—），男，工程师，主要从事高速公路管理工作。

独柱墩桥梁钢管柱抗倾覆加固技术

关士锋

（河北省高速公路京承管理处，河北 承德 067000）

摘要：结合京承高速公路滦平C 匝道桥设计及施工情况，阐述独柱墩桥梁钢管柱抗倾覆加固技术，结论证实，经过钢管柱加固有效增加了道桥的抗倾覆能力，消除了安全隐患，目前运行状况较好。关键词：桥梁；独柱墩；钢管柱；加固中图分类号：U445

文献标识码：B

2 钢管柱加固设计

2.1 设计方案

在1、2号独柱墩两侧增设钢管柱，壁厚8mm ，外径61cm ，灌注C40微膨胀混凝土，并设置钢箍联系钢管柱与原独柱墩，柱顶设置GJZ400×400×84型支座。桥头增设桥上禁停标志（见图2）。

图2：钢管柱加固设计方案

2.2 抗倾覆验算

抗倾覆验算荷载分别按原设计荷载的最不利状态布载进行验算。汽车荷载按汽超-20偏载布一列车进行验算，挂车荷载按挂-120偏载布一辆挂车进行验算。特殊车辆荷载采用4辆165t 车辆成单列布载，两车间距5m ，偏载情况进行验算。对无盖梁的独柱桥通过判断边支座是否脱空来判断抗倾覆能力。荷载组合根据《公路桥涵设计通用规范》

（JTGD60—2004）4.1.6条，按偶然组合进行荷载组合，永

交通世界

久作用对结构受力有利效应分项系数取1.0，偶然作用的效

应分项系数取1.0（见表1）。

表1：加固前独柱桥抗倾覆能力

桥跨桥跨桥梁荷载

自重

反力

（kN）

汽车

反力

（kN）

自重+活载

（kN）

支座是否

脱空

滦平互通C 匝道桥

汽超-20级526.8-213.2313.6不脱空4辆重165t汽车526.8-946.0-419.2脱空

计算结果显示，按原设计荷载最不利状态布载情况下，桥台支座不脱空，桥墩承载能力满足要求，原桥梁结构是安全的，但在特殊车列最不利布载情况下桥台支座脱空，由于实际桥梁运营中可能出现超载情况，为了加大桥梁横向抗倾覆能力的安全储备，对该桥采用钢管柱加固方式进行抗倾覆处理。加固后，在特殊车列最不利布载情况下桥台支座不脱空（见表2），桥梁结构处于安全状态。

表2：加固后独柱桥抗倾覆能力

桥跨桥跨桥梁荷载

自重

反力

（kN）

汽车

反力

（kN）

自重+活载

（kN）

支座是否

脱空

滦平互通C 匝道桥

汽超-20级415.1-28.8386.3不脱空4辆重165t汽车415.1-100.2314.9不脱空

3 钢管柱施工控制要点

⑴开挖承台及放样精确。首先按图纸要求对承台开挖，使承台表面全部露出。然后进行施工放样，放样使支座、钢管、钢板的中心在同一直线上，在此基础上放出植筋位置，做到放线位置精确，以保证日后架立新增钢管柱的位置正确。

⑵为了确保施工顺利和结构安全，考虑到先行浇灌混凝土会使结构调整发生困难甚至无法调整，钢构件安装完毕经验收合格以后，再进行钢管内浇筑混凝土。

⑶匝道桥箱梁底板至钢管柱盖板顶距离为14cm，施工前应认真量测墩柱箱梁底面到承台之间的距离，精确到1mm，并作为钢管柱外套钢管的下料根据。

⑷采用成品无缝钢管和焊接钢管时应具备产品出厂合格证书。同时严格按照《钢结构工程施工质量验收标准》（GB50205—2001）和《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81—2002）的规定对钢管构件的组装和焊接质量进行验收。

⑸钢管构件运到现场后，妥善保管。架立前保持表面干净，并采取保护措施，使钢管处于干燥状态，防止钢管大面积生锈。钢管架立时清除钢管内的杂物并清理表面。

⑹为防止锈蚀，各钢板及钢板箍、螺栓等外露表面均涂防锈漆两遍，面层涂两层环氧富锌面漆。构件除锈质量要求应符合国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB23-1988）的规定。

⑺在承台表面将钢板用黏钢环氧胶及螺栓固定，为加

强与钢管柱的连接，在承台中间开孔处预埋钢筋。

⑻吊装钢管构件时，为防止异物进入管内，应将管口

密封。钢管在运输过程及现场安装时，应注意避免钢管受

力变形，吊装时，吊点的位置应根据钢管的受力情况和吊

装方法进行确定。钢管调整就位并校正后，及时采取临时

措施固定。吊装时注意观察，避开顶部支座安装设施。

⑼钢箍与原混凝土柱、钢管柱通过黏钢环氧胶和预埋

螺栓固定，并且焊接槽钢及加劲肋，形成横向联系。

⑽钢管安装就位前，注意将钢管顶部盆式支座上钢板

部分与箱梁连接安装完毕。

⑾混凝土的浇筑采用泵送浇灌分段施工法：在钢管预

制时，钢管壁间隔2m左右设置10cm进料孔，分段灌注。

泵送浇灌法采用混凝土输送泵将混凝土分段从高往低

泵送，落差控制在2m左右。进料孔均应安装一个带阀门的

进料支管，直接与泵车的输送管相连，由泵车将混凝土灌

入钢管，同时启动外部振捣器。浇灌过程中，要用小锤不

断敲打附近钢管，利于排气，同时启动上端外部振动器。

当混凝土沿进料孔溢出一定数量以后，检测该段混凝土质量，当顶部溢出混凝土后，且无离析现象时，暂时停止浇筑，封闭进料孔，对上方的下一个进料孔进行如上操作，

直至墩顶。将顶部盖板与钢管焊接，同时再检查桩顶混凝

土与盖板密实程度，若存在不密实部位，则通过盖板排气

孔压注水泥浆，使顶部混凝土与顶板之间完全密实并停止

振捣。当混凝土强度满足设计强度的50%时，应按设计要

求进行补焊。

应注意在开始时，泵机应处于低速压送状态泵送混凝土，注意检查泵机的工作压力及各部件的工作状况。待泵

送混凝土顺畅后，再提高至正常的泵送速度。浇灌至钢管

柱顶部时，降低压送速度。

为降低泵送时混凝土与管壁之间的摩擦，在泵送混凝

土前应湿润钢管管壁，可用压力水反复冲洗内壁，需要时

压送水泥浆润滑。

⑿钢管混凝土的浇灌完成后，需进行密实度检查，若

柱内混凝土有不密实的情况，采取钻孔压浆法进行补强，

然后将钻孔补焊封固。

4 结论

京承高速公路滦平互通C匝道桥经过钢管柱加固，有

效增加了抗倾覆能力，消除了安全隐患，目前运行状况较好。本文介绍的独柱墩桥梁增设钢管柱加固技术，可供同

类桥梁设计和加固维修参考。

（编辑：蔡海霄）

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