CN112064521A - 一种基于释能法对桥墩垂直度偏位的加固方法 - Google Patents

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王磊
张元敏
许伟强
温裕华
罗玮
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Abstract

本发明属于土木工程技术领域，公开了一种基于释能法对桥墩垂直度偏位的加固方法，其采用在桥墩根部施工开凿释能槽，然后采用卷扬机和钢丝绳对桥墩顶部位置施加与桥墩偏移量反方向的拉力纠正桥墩偏位；当偏位恢复后，用高性能混凝土对释能槽进行套箍加固。本发明构思新颖，巧妙地利用释能法原理，桥墩根部合理位置施工开凿释能槽，然后在较小拉力的作用下，利用桥墩根部转动来对桥墩偏位进行纠偏，改善桥墩的受力性能，实现偏位恢复。

Description

一种基于释能法对桥墩垂直度偏位的加固方法
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种基于释能法对桥墩垂直度偏位的加固方法。
背景技术
由于施工处理不当、地质情况复杂等原因特别是在弃土堆、山坡洼地、河流冲积地带等地区，软土、淤泥等软弱土质覆盖较厚，造成桥墩桩基和立柱偏位的现象时有发生。桥梁墩柱偏移严重影响桥梁的使用性能，墩柱偏移治理的主要方法是拆除重建或桥墩纠偏。拆建成本高、工期长、社会影响大，墩柱纠偏是借助加外力的措施迫使墩柱恢复原位，成本低、工期短、社会影响小，在纠偏达到预定效果后对桥墩实施加固处理，仍能保证桥梁在满足原设计等级下安全运营。
常规采用强制恢复法来实现桥墩偏位纠偏。一是在桥墩顶部施力：在桥墩顶部施加水平力，或通过设置地锚，用钢丝绳配合手拉葫芦对墩顶施加拉力，使桥墩被强制归位。另外可以在顶部与底部同时施力：在桥墩顶部和底部同时施加相反的水平力，这适用于地质软弱的情况。这样做的优点是施工相对简单，缺点是使桥墩受弯，容易对结构造成损伤，如果纠偏量大通常无法完全纠偏。
专利号为CN202010193897.X ，一种桥梁墩柱纠偏复位方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对设备进行安装，将滑动架(3)放置在柱顶盖梁(1)的上端，并将梁体(2)放置在滑动架(3)上，通过第一固定机构对梁体(2)进行固定；
S2、通过第二固定机构将安装板(11)固定在柱顶盖梁(1)的侧边上，通过调整第二固定机构的位置使抵板(6)刚好与滑动架(3)接触；
S3、确定梁体(2)需要移动的距离，通过调整滑块(27)在安装板(11)上的位置来调整抵板(6)移动的距离；
S4、确定要梁体(2)需要移动的距离后，打开驱动电机(12)的开关，通过第二驱动电机(12)驱动活动块(18)推动滑动架(3)移动，进而完成梁体(2)的移动。
专利号为CN201910961873.1 的一种桥梁墩柱桩基组合纠偏方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤a：不对称土方卸载：针对不对称堆载一侧进行分级卸载，卸载平台宽度需满足后续施工要求，在确保卸载减压的同时，不应对邻近的墩柱产生不利影响；
步骤b：承台周边清障：在承台主动侧进行土方开挖卸荷，开挖深度至承台下1.0～1.5m深度，并清除承台四周障碍物，尽可能减小墩基回位阻力，放坡坡率在确保坡体稳定的前提下，尽可能减小对邻近墩基的影响；
步骤c：墩顶纠偏千斤顶安装、滚动支座更换：在土方卸载完成且监测数据稳定后，进行支座托换和滚动装置安装；为了避免因支座托换导致墩柱偏位加剧，在进行支座托换为滚动装置前，应先行确保纠偏千斤顶安装到位并顶紧，确保墩柱在支座托换过程中的安全；在顶升时，同排墩柱上的千斤顶同步顶升，并且以位移作为梁体顶升控制标准；顶升高度控制在4～5mm，将支座的承载力转换到滚轴装置上即可；
步骤d：主动区应力解除孔施工：在支座托换完成后，开始对基桩后侧的土拱范围内淤泥进行应力解除，减小作用于基桩上的不平衡土压力；
应力解除采用地质钻机进行钻孔，孔径大于200mm，间距以不发生串孔为准；为了确保纠偏同步、协调，并避免凿除墩柱、桩基的二次损伤，在纠偏过程中应确保钻机对称钻孔；在钻孔过程中，加强墩柱偏位监测，并结合墩柱偏位情况进行实时反分析，并根据调整钻孔排数、深度及范围；
步骤e：高压喷射控制式纠偏施工：利用高压旋喷施工时产生的浆液压力，对桥梁基桩进行纠偏；高压旋喷桩采用双重管旋喷工艺，重点针对桩后2倍桩径范围内土体进行纠偏；
步骤f：墩顶纠偏反力协同施工：纠偏过程中，若墩柱回偏速度较慢，则结合墩顶偏位施加一定纠偏反力；若墩柱回偏较为理想，则不考虑墩顶施加纠偏反力；
墩顶反力纠偏工序，具体包括：在支座荷载转换到滚轴装置上后，解除滚轴限位装置，采用手动油枪逐渐加压纠偏千斤顶；按每次加压10KN、逐级加压的方法操作，最大加载力小于150kN；每级加压完一次就保压观察，只要墩柱有移动就不再加压，直到不再移动时再加压；每次墩柱位移按照1cm的步长进行控制，在距离滚轴外侧1cm的地方设置限位块，防止移动过快造成二次损伤；经过反复调整千斤顶行程，逐步将位移的墩柱纠偏到原来的位置；
步骤g：实时监测：在土方卸载前，进行监测点布设；监测点包括纠偏墩柱及邻近墩柱，每个墩柱应布设上、中、下三个监测点，同时进行墩柱的水平、竖向位移及垂直度监测，监测频率分别为：步骤a～c：2次/天；步骤d～f：实时监测。
以上两种方法不能纠偏移量较大的桥墩，亟需一种既能够调整较大位移量的桥墩纠偏位方法，同时使得在纠偏过程处于安全状态。
发明内容
为解决上述技术问题，达到上述目的，本发明提供的技术方案如下，
一种基于释能法对桥墩垂直度偏位的加固方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：通过桥墩垂直度测量，确定桥墩偏移量方向和大小；
步骤二：根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）要求对桥墩进行承载能力验算，确定桥墩的安全富裕量和设置释能槽位置；
步骤三：根据《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/T J21-01-2015）要求在桥墩根部位置测试混凝土应变，作为体系转换的基准数据；
步骤四：依据步骤二、步骤三的理论计算和实测数据确定桥墩根部开槽的合理位置，并施工释能槽，进行体系转换；
步骤五：采用卷扬机和钢丝绳对桥墩顶部位置施加与桥墩偏移量反方向的拉力，同时，采用全站仪实时监测位移变；
步骤六：当偏位恢复后，用高性能混凝土对释能槽进行套箍加固。
与现有技术相比，本发明有益效果：
本发明构思新颖，巧妙地利用释能法原理，桥墩根部合理位置施工开凿释能槽，然后在较小拉力的作用下，利用桥墩根部转动来对桥墩偏位进行纠偏，改善桥墩的受力性能。
附图说明
图1为偏位桥墩加固示意图；
图2为释能桥墩的受力示意图；
图3为释能桥墩的钢筋混凝土后套箍加固示意图；
附图标记为：1为盖梁、2为待纠偏桥墩、3为释能槽、4为正常桥墩、5为卷扬机、6为钢丝绳。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造型劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。
一种基于释能法对桥墩垂直度偏位的加固方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：通过桥墩垂直度测量，确定桥墩偏移量方向和大小；
步骤二：根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）要求对桥墩进行承载能力验算，确定桥墩的安全富裕量和设置释能槽位置；
步骤三：根据《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/T J21-01-2015）要求在桥墩根部位置测试混凝土应变，作为体系转换的基准数据；
步骤四：依据步骤二、步骤三的理论计算和实测数据确定桥墩根部开槽的合理位置，并施工释能槽，进行体系转换；
步骤五：采用卷扬机和钢丝绳对桥墩顶部位置施加与桥墩偏移量反方向的拉力，同时，采用全站仪实时监测位移变；
步骤六：当偏位恢复后，用高性能混凝土对释能槽进行套箍加固。
结合附图1至图3，
依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）对桥墩进行承载能力验算，确定桥墩的安全富裕量和设置释能槽，进行体系转换；采用卷扬机和钢丝绳对桥墩顶部位置施加与桥墩偏移量反方向的拉力且采用全站仪实时监测位移变化；当偏位恢复后，用高性能混凝土对释能槽进行套箍加固。至此，即完成桥墩偏位纠偏加固。
将轴向力 N 移至截面形心轴上， 铰端上的附加弯矩 Wk = - N*e0 ，其中Wk—附加弯矩，N—轴向力，e0—偏心距，则与原平铰偏心压应力状态等效。采用“释能法 ”对桥墩进行体系转换后， 桥墩的结构受力体系由原来“无铰体系 ”转换为“平铰体系 ”， 随着固结约束的边界条件丧失， 桥墩将产生微小的转动进入平铰状态， 使固端弯矩有所释放，从而导致主拱内力重分配， 原弯矩 M 随着平铰的形成而相应释放。负弯矩绝对值高峰削减后， 全跨各截面弯矩相对均衡， 为节余出一定数量的截面承受荷载提升增加的内力奠定了基础。

Claims (1)

1.一种基于释能法对桥墩垂直度偏位的加固方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：通过桥墩垂直度测量，确定桥墩偏移量方向和大小；
步骤二：根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）要求对桥墩进行承载能力验算，确定桥墩的安全富裕量和设置释能槽位置；
步骤三：根据《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/T J21-01-2015）要求在桥墩根部位置测试混凝土应变，作为体系转换的基准数据；
步骤四：依据步骤二、步骤三的理论计算和实测数据确定桥墩根部开槽的合理位置，并施工释能槽，进行体系转换；
步骤五：采用卷扬机和钢丝绳对桥墩顶部位置施加与桥墩偏移量反方向的拉力，同时，采用全站仪实时监测位移变；
步骤六：当偏位恢复后，用高性能混凝土对释能槽进行套箍加固。
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