CN105155431B - 三立柱结构桥梁侧立柱毁损梁板结构完好的快速抢修方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于交通、市政工程技术领域。一种三立柱结构桥梁侧立柱毁损梁板结构完好的快速抢修方法，对于三立柱结构桥梁，当一侧或两侧的立柱损毁而上部梁板结构尚未损毁的情况下，无需拆除桥梁梁板，直接对梁板下部受损的立柱和盖梁进行更换修复，通过对盖梁进行临时支撑、箱梁的整体顶升、受损立柱和盖梁的凿除、新立柱和盖梁的浇筑，最后完成受力体系的转换。本申请的技术方案，通过反压卸载和临时支撑的搭设完成对盖梁的初步固定，确保整个桥梁的受力体系稳固，再通过对箱梁的整体顶升体系的设计，组建搭设新立柱和新盖梁，完成了整个受力体系的稳固和更换，本申请制定了科学合理的施工方案，确保工程的顺利进展。

Description

三立柱结构桥梁侧立柱毁损梁板结构完好的快速抢修方法

技术领域

本发明属于交通、市政工程技术领域，具体涉及一种三立柱结构桥梁侧立柱毁损梁板结构完好的快速抢修方法。

背景技术

桥梁是我国现代化建设的重要交通基础设施。由于承受反复的车辆荷载、爆炸冲击、撞击、暴雨、洪水、强风、地震、冻融等人为的和自然因素，必然造成桥梁使用功能和行车舒适性的日趋退化，出现大量的桥梁病害，甚至桥梁坍塌，造成交通中断和严重的负面效应。

纵观国内外，桥梁撞击桥墩造成的重大事故已屡见不鲜，1993年，美国阿拉巴马州Evergreen市发生水泥罐车撞击桥墩事故并造成部分桥梁垮塌；2004年，美国德克萨斯州Corpus Christi 市发生天然气罐车撞击桥墩事故，被撞桥墩完全破坏；2009年4月，1辆水泥罐车撞断京珠高速公路湖南耒宜段1座跨线桥桥墩并导致桥面塌陷，造成相关路段封闭逾60d，维护费用高达数百万元。

伴随着基础设施的建设，大量的建筑垃圾以及新修、改扩建工程带来的挖方常常占据桥下空间。由于施工人员对相关安全风险认识不足，大面积的堆载带来的附加压力极有可能对已有的桥梁结构造成损坏。尤其是对于高墩墩柱式桥梁，由于其横向抗剪切及抗弯刚度较低，很容易对桥梁造成损伤甚至倒塌。

这些事故不仅造成了极大的经济损失，更为重要的是，给本来繁重的交通无形中带来了很大的压力。交通分流或封闭交通说起来容易，做起来却往往很难，因为不仅修复成本高昂，而且，施工周期太长，如何寻找出一种最合理的高效解决方法？具体地讲，比如“对于三立柱结构的桥梁在侧立柱毁损而上部结构梁板结构尚未毁损状态下”，能否不拆除桥梁，而直接对受损的下部结构立柱及盖梁进行更换而达到快速抢修的方法呢？这始终是长期困惑人们的一道难题。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题和实际现状，提供一种结构设计合理、施工周期短，且无需拆除整座桥梁的三立柱结构桥梁侧立柱毁损梁板结构完好的快速抢修方法。

为达到上述目的，所采取的技术方案是：

一种三立柱结构桥梁侧立柱毁损梁板结构完好的快速抢修方法，对于三立柱结构桥梁，当一侧或两侧的立柱损毁而上部梁板结构尚未损毁的情况下，无需拆除桥梁梁板，直接对梁板下部受损的立柱和盖梁进行更换修复，其具体施工工艺包括以下步骤：

①盖梁进行临时支撑设计：首先应进行交通管制，同时安装监控装置，然后进行开挖卸载，对受损立柱内侧进行反压卸载，待变形稳定后进行临时支撑搭设，即沿桥梁横向，在受损立柱外侧4~6m处浇筑临时钢斜撑基桩，在临时钢斜撑基桩顶部设置临时钢斜撑承台，在临时钢斜撑承台与盖梁之间安装临时钢斜撑，完成对损毁立柱上部盖梁的临时斜撑结构；

②箱梁整体顶升支撑：待盖梁的斜撑施工完成且结构稳定后，沿桥梁的纵桥向，在受损的立柱两侧均开挖基坑并浇筑混凝土扩大基础，所述的混凝土扩大基础沿横桥向的长度与该受损立柱上部的桥梁宽度相当；在受损立柱两侧的混凝土扩大基础上安装两排钢立柱，每根钢立柱的中心与上部的箱梁中心对应；所述的每排钢立柱中部均设置有水平连接系，在每排钢立柱的顶部固定设置有支撑横梁，在支撑横梁与箱梁之间设置有千斤顶；

③对箱梁进行抬高顶升：所述的单个箱梁与支撑横梁之间设置有两个千斤顶，每个箱梁下部的两个千斤顶均分为A、B两组，采用逐级加载、周期交替顶升，并在施工过程中进行变形监控，待顶升达到预期的顶升计划高度后，千斤顶自动锁死；

④对受损立柱和盖梁进行凿除:拆除临时斜撑结构，对盖梁先进行凿除；对于立柱的凿除采用混凝土切割和混凝土凿除两种施工方法，对于受损的立柱通过混凝土凿除方法直接进行凿除，并凿除至受损立柱对应的桩基顶面往下80cm~150cm处；其他没有受损的立柱，对于其距桩基顶120~180cm往上的立柱部分通过混凝土切割设备进行分块切割后吊装，对于桩基顶上部剩余的120~180cm的立柱部分进行混凝土凿除；对于受损立柱和没有受损的立柱通过混凝土凿除的部分，均应确保新旧混凝土的接触表面凿毛，外露骨料达1/3以上，且凿毛过程中不能触及凿除的预留钢筋；

⑤新立柱和新盖梁的设计：对新立柱的钢筋与凿除的预留钢筋进行绑扎焊接，新立柱的钢筋和凿除的预留钢筋的上下错开0.5~1m，且对应绑扎焊接的两钢筋采用双面焊接且焊接长度不小于25cm，通过立柱的模板的加工、安装固定和密封，最后浇筑成型；通过对立柱进行砼养护，并待立柱达到一定的强度后进行盖梁的钢筋绑扎，再进行盖梁的模板加工、安装固定和密封，最后浇筑成型，并进行砼养护；

⑥受力体系转换：待新立柱和新盖梁浇筑完成并达到规定的强度后，安装橡胶支座，通过步骤③中的A、B两组千斤顶的逐级卸载、交替降落，并在施工过程中进行变形监控，完成受力体系的转换，恢复桥梁的正常受力状态。

所述的步骤①中，所述的临时钢斜撑基桩为并排设置的两根，临时钢斜撑先于盖梁底部定位顶紧，再通过临时钢斜撑与临时钢斜撑承台之间的楔形斜面匹配调节高度，并通过临时钢斜撑承台上的预埋件连接固定，所述的临时钢斜撑也为并排设置的两根。

所述步骤②中的混凝土扩大基础浇筑结构为：先铺设厚度为50cm~70cm的碎石垫层，分两次压实，再在碎石垫层上浇筑15cm~30cm后的C30混凝土垫层，最后在混凝土垫层上施工高度为1.2m~1.8m的钢筋混凝土基础；步骤②中的钢立柱为无缝钢管，且在无缝钢管内灌砂注水。

所述步骤③中的对于箱梁的抬高顶升的具体施工方法是：先由各个箱梁下部的归属于A组的千斤顶进行梁体顶升一个行程，同时在顶升过程中B组千斤顶跟随使用，再一个行程后，通过控制台控制液压泵站驱动B组千斤顶进行顶升，同时控制A组千斤顶收缸，并在收缸后的A组千斤顶下垫设相应高度的钢支撑垫板，通过控制台控制液压泵站驱动A组千斤顶进行顶升，同时控制B组千斤顶收缸，重复以上步骤交替顶升，直至完成整个顶升过程。

对于步骤④中的混凝土切割施工方法为：依据施工图纸和现场勘查结果，通过放线将实体立柱分层、分块，计算切割块的重量，满足起重设备的重量要求和运输空间的要求，再依据放线位置选择合理的切割位置，在立柱上进行钻孔，通过膨胀螺栓固定切割设备，采用金刚石碟式锯片进行切割，分块分段起吊作业。

对于步骤④中的混凝土凿除的施工方法为：按照预定的施工要求，采用墨线弹出需要凿除的混凝土轮廓线，施工时，采用气泵风镐机械进行凿除，先凿除表层混凝土，凿至一定深度后从侧面继续凿除，直至剩余的10cm厚混凝土通过人工采用锤子和钎子剔除，并清理钢筋上残留的混凝土，最后用压缩空气机清理干净。

对于步骤③和步骤⑥中的变形监控为对桥梁的纵桥向和横桥向进行位移监控，同一截面处的相邻箱梁的横向位移差和纵向位移差均应小于1mm。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

本发明对桥梁快速抢修进行了有益的探讨和研究，为类似项目抢修提供了有益借鉴。桥下施工安全风险高，抢修施工难度大，施工进度要求高。本发明在各个环节均进行了原创性创新，主要表现在以下几点：

（1）科学合理的制定应急抢修预案。桥梁应急抢修工程是一个巨大的系统工程，除需要勘察、设计、施工、监控及监理等不同工作内容外，更为重要的是需要统一管理、协同工作，制定科学合理的应急抢修预案，及时组建项目组织机构和专家技术委员会，统一组织和管理；

（2）科学合理的制定加固设计方案。对于侧立柱的损坏，其明显改变了桥梁的受力体系，连续梁的负弯矩受力转变成为两倍桥梁跨径下的正弯矩受力，上部结构的安全储备能力急剧下降，其需要进行科学的分析和设计，制定完善的加固方案；

（3）科学合理的采取抢修施工工艺。本申请的技术方案，通过反压卸载和临时支撑的搭设完成对盖梁的初步固定，确保整个桥梁的受力体系稳固，再通过对箱梁的整体顶升体系的设计，从而取代受损立柱和盖梁的支撑体系，从而组建搭设新立柱和新盖梁，完成了整个受力体系的稳固和更换，本申请制定了科学合理的施工方案，确保工程的顺利进展；

（4）科学合理及时的采取监控预警技术。藉此确保在整个受力体系的转换过程中桥梁结构的稳定性，为施工保驾护航。

附图说明

图1为盖梁临时支撑的结构示意图。

图2为混凝土扩大基础布置结构示意图。

图3为箱梁整体顶升支撑的结构示意图。

图4为箱梁与支撑横梁之间的千斤顶布置结构示意图。

图5为混凝土凿除区域结构示意图。

图中序号：1为盖梁、2为立柱、3为临时钢斜撑基桩、4为临时钢斜撑承台、5为临时钢斜撑、6为箱梁、7为混凝土扩大基础、8为钢立柱、9为支撑横梁、10为千斤顶、11为桩基。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

参见图1-图5，本发明一种三立柱结构桥梁侧立柱毁损梁板结构完好的快速抢修方法，对于三立柱结构桥梁，当一侧或两侧的立柱损毁而上部梁板结构尚未损毁的情况下，无需拆除桥梁梁板，直接对梁板下部受损的立柱和盖梁进行更换修复，其具体施工工艺包括以下步骤：

①对盖梁进行临时支撑：首先应进行交通管制，同时安装监控装置，然后进行开挖卸载，对受损立柱内侧进行反压卸载，待变形稳定后进行临时支撑搭设，即沿桥梁横向，在受损立柱外侧4~6m处浇筑2根临时钢斜撑基桩3，设计桩径为1.2m，有效桩长20~25m，在临时钢斜撑基桩3顶部设置临时钢斜撑承台4，临时钢斜撑承台4总高度2m，横桥向宽度2.5~3m，临时钢斜撑承台4与盖梁1之间连接临时钢斜撑5，临时钢斜撑5采用2根Ф 630mm，壁厚16mm无缝钢管。安装时先支撑盖梁1底端，再通过临时钢斜撑5与临时钢斜撑承台4之间的楔形斜面匹配调节高度，并通过临时钢斜撑承台4上的预埋件连接固定。

②箱梁整体顶升支撑：为使上部结构恢复原来状态，保证桥面线形，同时满足桥下立柱、盖梁的设计标高要求，采用上部结构整体顶升方案。采用混凝土扩大基础和竖向钢立柱的支撑方式。

待盖梁1的斜撑施工完成且结构稳定后，沿桥梁的纵桥向，在受损的立柱2两侧均开挖基坑并浇筑混凝土扩大基础7，所述的混凝土扩大基础7沿横桥向的长度与该受损立柱上部的桥梁宽度相当，所述的混凝土扩大基础浇筑结构为：先铺设厚度为50cm~70cm的碎石垫层，分两次压实，再在碎石垫层上浇筑15cm~30cm后的C30混凝土垫层，最后再混凝土垫层上施工高度为1.2m~1.8m的钢筋混凝土基础；在受损立柱两侧的混凝土扩大基础上安装两排钢立柱，每根钢立柱的中心与上部的箱梁中心对应；钢立柱为Ф 630mm，壁厚16mm的无缝钢管，且在无缝钢管内灌砂注水，所述的每排钢立柱8中部均设置有水平连接系，在每排钢立柱的顶部固定设置有支撑横梁9，支撑横梁9为两根并置焊接固定在钢立柱顶部的63C工字钢，在支撑横梁与箱梁之间设置有千斤顶10支撑。

③对箱梁进行抬高顶升：保证后续凿除受损盖梁、立柱和新盖梁立柱的浇筑施工的安全性，恢复上部结构的正常受力体系，需对上部箱梁进行顶升。

顶升过程中，所述的单个箱梁6与支撑横梁9之间设置有两个千斤顶10，每个箱梁6下部的两个千斤顶均分为A、B两组，采用逐级加载、周期交替顶升，并在施工过程中进行变形监控，待顶升达到预期的顶升计划高度后，千斤顶10自动锁死，以防千斤顶10在持续的受力过程中出现失压的情况。采用的交替式顶升方案，交替式顶升能消除顶升时因千斤顶失效而出现任何安全隐患。

其具体交替顶升的施工方法是：先由各个箱梁下部的归属于A组的千斤顶10进行梁体顶升一个行程，同时在顶升过程中B组千斤顶10跟随使用，再一个行程后，通过控制台控制液压泵站驱动B组千斤顶10进行顶升，同时控制A组千斤顶10收缸，并在收缸后的A组千斤顶10下垫设相应高度的钢支撑垫板，通过控制台控制液压泵站驱动A组千斤顶进行顶升，同时控制B组千斤顶收缸，重复以上步骤交替顶升，直至完成整个顶升过程。

④对受损立柱和盖梁进行凿除:拆除临时斜撑结构，对盖梁1先进行凿除；对于立柱2的凿除采用混凝土切割和混凝土凿除两种施工方法，对于受损的立柱通过混凝土凿除方法直接进行凿除，并凿除至受损立柱对应的桩基11顶面往下80cm~150cm处，即图中所示D；其他没有受损的立柱，对于其距桩基11顶120~180cm往上的立柱部分通过混凝土切割设备进行分块切割后吊装，即图中所示C为需通过混凝土切割，对于桩基11顶上部剩余的120~180cm的立柱部分进行混凝土凿除；对于受损立柱和没有受损的立柱通过混凝土凿除的部分，均应确保新旧混凝土的接触表面凿毛，外露骨料达1/3以上，且凿毛过程中不能触及凿除的预留钢筋；

其中混凝土切割施工方法为：依据施工图纸和现场勘查结果，通过放线将实体立柱分层、分块，计算切割块的重量，满足起重设备的重量要求和运输空间的要求，再依据放线位置选择合理的切割位置，在立柱上进行钻孔，通过膨胀螺栓固定切割设备，采用金刚石碟式锯片进行切割，分块分段起吊作业。

混凝土凿除的施工方法为：按照预定的施工要求，采用墨线弹出需要凿除的混凝土轮廓线，施工时，采用气泵风镐机械进行凿除，先凿除表层混凝土，凿至一定深度后从侧面继续凿除，直至剩余的10cm厚混凝土通过人工采用锤子和钎子剔除，并清理钢筋上残留的混凝土，最后用压缩空气机清理干净。

⑤新立柱和新盖梁的设计：对新立柱的钢筋与凿除的预留钢筋进行绑扎焊接，新立柱的钢筋和凿除的预留钢筋的上下错开0.5~1m，且对应绑扎焊接的两钢筋采用双面焊接且焊接长度不小于25cm，通过模板的加工、安装固定和密封，最后浇筑成型；通过对立柱进行砼养护，并待立柱达到一定的强度后进行盖梁的钢筋绑扎，再进行盖梁的模板加工、安装固定和密封，最后浇筑成型，并进行砼养护；

⑥受力体系转换：带新立柱和新盖梁浇筑完成后，并达到规定的强度后，安装橡胶支座，通过步骤③中的A、B两组千斤顶的逐级卸载、交替降落，并在施工过程中进行变形监控，完成受力体系的转换，恢复桥梁的正常受力状态，其中对于步骤③和步骤⑥中的变形监控为对桥梁的纵桥向和横桥向进行位移监控，同一截面处的相邻箱梁的横向位移差和纵向位移差均应小于1mm。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种三立柱结构桥梁侧立柱毁损梁板结构完好的快速抢修方法，对于三立柱结构桥梁，当一侧或两侧的立柱损毁而上部梁板结构尚未损毁的情况下，无需拆除桥梁梁板，直接对梁板下部受损的立柱和盖梁进行更换修复，其具体施工工艺包括以下步骤：

①盖梁进行临时支撑设计：首先应进行交通管制，同时安装监控装置，然后进行开挖卸载，对受损立柱内侧进行反压卸载，待变形稳定后进行临时支撑搭设，即沿桥梁横向，在受损立柱外侧4~6m处浇筑临时钢斜撑基桩，在临时钢斜撑基桩顶部设置临时钢斜撑承台，在临时钢斜撑承台与盖梁之间安装临时钢斜撑，完成对损毁立柱上部盖梁的临时斜撑结构；

②箱梁整体顶升支撑：待盖梁的斜撑施工完成且结构稳定后，沿桥梁的纵桥向，在受损的立柱两侧均开挖基坑并浇筑混凝土扩大基础，所述的混凝土扩大基础沿横桥向的长度与该受损立柱上部的桥梁宽度相当；在受损立柱两侧的混凝土扩大基础上安装两排钢立柱，每根钢立柱的中心与上部的箱梁中心对应；每排所述钢立柱中部均设置有水平连接系，在每排钢立柱的顶部固定设置有支撑横梁，在支撑横梁与箱梁之间设置有千斤顶；

③对箱梁进行抬高顶升：单个所述箱梁与支撑横梁之间设置有两个千斤顶，每个箱梁下部的两个千斤顶均分为A、B两组，采用逐级加载、周期交替顶升，并在施工过程中进行变形监控，待顶升达到预期的顶升计划高度后，千斤顶自动锁死；

④对受损立柱和盖梁进行凿除:拆除临时斜撑结构，对盖梁先进行凿除；对于立柱的凿除采用混凝土切割和混凝土凿除两种施工方法，对于受损的立柱通过混凝土凿除方法直接进行凿除，并凿除至受损立柱对应的桩基顶面往下80cm~150cm处；其他没有受损的立柱，对于其距桩基顶120~180cm往上的立柱部分通过混凝土切割设备进行分块切割后吊装，对于桩基顶上部剩余的120~180cm的立柱部分进行混凝土凿除；对于受损立柱和没有受损的立柱通过混凝土凿除的部分，均应确保新旧混凝土的接触表面凿毛，外露骨料达1/3以上，且凿毛过程中不能触及凿除的预留钢筋；

⑤新立柱和新盖梁的设计：对新立柱的钢筋与凿除的预留钢筋进行绑扎焊接，新立柱的钢筋和凿除的预留钢筋的上下错开0.5~1m，且对应绑扎焊接的两钢筋采用双面焊接且焊接长度不小于25cm，通过立柱的模板的加工、安装固定和密封，最后浇筑成型；通过对立柱进行砼养护，并待立柱达到一定的强度后进行盖梁的钢筋绑扎，再进行盖梁的模板加工、安装固定和密封，最后浇筑成型，并进行砼养护；

⑥受力体系转换：待新立柱和新盖梁浇筑完成并达到规定的强度后，安装橡胶支座，通过步骤③中的A、B两组千斤顶的逐级卸载、交替降落，并在施工过程中进行变形监控，完成受力体系的转换，恢复桥梁的正常受力状态。

2.根据权利要求1所述的三立柱结构桥梁侧立柱毁损梁板结构完好的快速抢修方法，其特征在于：所述的步骤①中，所述的临时钢斜撑基桩为并排设置的两根，临时钢斜撑先于盖梁底部定位顶紧，再通过临时钢斜撑与临时钢斜撑承台之间的楔形斜面匹配调节高度，并通过临时钢斜撑承台上的预埋件连接固定，所述的临时钢斜撑也为并排设置的两根。

3.根据权利要求1所述的三立柱结构桥梁侧立柱毁损梁板结构完好的快速抢修方法，其特征在于：所述步骤②中的混凝土扩大基础浇筑结构为：先铺设厚度为50cm~70cm的碎石垫层，分两次压实，再在碎石垫层上浇筑15cm~30cm后的C30混凝土垫层，最后在混凝土垫层上施工高度为1.2m~1.8m的钢筋混凝土基础；步骤②中的钢立柱为无缝钢管，且在无缝钢管内灌砂注水。

4.根据权利要求1所述的三立柱结构桥梁侧立柱毁损梁板结构完好的快速抢修方法，其特征在于：所述步骤③中的对于箱梁的抬高顶升的具体施工方法是：先由各个箱梁下部的归属于A组的千斤顶进行梁体顶升一个行程，同时在顶升过程中B组千斤顶跟随使用，再一个行程后，通过控制台控制液压泵站驱动B组千斤顶进行顶升，同时控制A组千斤顶收缸，并在收缸后的A组千斤顶下垫设相应高度的钢支撑垫板，通过控制台控制液压泵站驱动A组千斤顶进行顶升，同时控制B组千斤顶收缸，重复以上步骤交替顶升，直至完成整个顶升过程。

5.根据权利要求1所述的三立柱结构桥梁侧立柱毁损梁板结构完好的快速抢修方法，其特征在于：对于步骤④中的混凝土切割施工方法为：依据施工图纸和现场勘查结果，通过放线将实体立柱分层、分块，计算切割块的重量，满足起重设备的重量要求和运输空间的要求，再依据放线位置选择合理的切割位置，在立柱上进行钻孔，通过膨胀螺栓固定切割设备，采用金刚石碟式锯片进行切割，分块分段起吊作业。

6.根据权利要求1所述的三立柱结构桥梁侧立柱毁损梁板结构完好的快速抢修方法，其特征在于：对于步骤④中的混凝土凿除的施工方法为：按照预定的施工要求，采用墨线弹出需要凿除的混凝土轮廓线，施工时，采用气泵风镐机械进行凿除，先凿除表层混凝土，凿至一定深度后从侧面继续凿除，直至剩余的10cm厚混凝土通过人工采用锤子和钎子剔除，并清理钢筋上残留的混凝土，最后用压缩空气机清理干净。

7.根据权利要求1所述的三立柱结构桥梁侧立柱毁损梁板结构完好的快速抢修方法，其特征在于：对于步骤③和步骤⑥中的变形监控为对桥梁的纵桥向和横桥向进行位移监控，同一截面处的相邻箱梁的横向位移差和纵向位移差均应小于1mm。