CN115058988A - 一种高架独柱墩桥梁的改造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高架独柱墩桥梁的改造方法,涉及道路桥梁加固领域。包括调查研究范围及工程概况、抗倾覆验算、加固方案、处理建议,所述调查研究范围及工程概况结合是根据需要改造的路段高架桥梁进行采集路段信息和工程使用的材料信息,其中采集的路段信息为跨径长度、全段桥宽、匝道桥宽。本发明能够对可能发生危险的高架桥独柱墩桥梁进行计算处理,并且可以根据计算的结构对独柱墩桥梁进行加固处理,从而确保独柱墩桥梁能够稳定的对高架桥的桥面进行支撑,防止高架桥出现倒塌和倾覆的情况出现,确保了高架桥使用的安全,以及防止造成巨大的经济损失和不良的社会影响的情况出现。
Description
技术领域
本发明涉及道路桥梁加固领域,特别涉及一种高架独柱墩桥梁的改造方法。
背景技术
在城市桥梁建设过程中,由于受地形、地物、占地面积和桥下净空、视线、景观等影响,且2012年及以前桥梁规范对抗倾覆计算没有提出计算方式及倾覆系数的要求,早期城市桥梁在建设过程中,宽度在10米以内的桥梁下部结构桥墩往往采用独柱单支承方式,以减少土地占用、改善下部结构布局、减少桥梁基础与地下建筑及管线位置冲突、增加视野及桥型美观度。
随着独柱墩桥梁的大量应用,一些关键问题逐步显现,独柱墩桥梁发生整体侧向倾覆,对于双悬臂T型桥墩,配筋不足导致悬臂根部剪切破坏,在横向地震力等作用下桥墩发生弯剪破坏,引起整个桥梁倒塌等,在这些形式的破坏中,悬臂剪切破坏为延性破坏,而倾覆破坏无明显征兆,危害极大,一旦发生将才造成巨大的经济损失和不良的社会影响。
发明内容
(一)解决的技术问题
通常现有高架桥梁上、下部结构在运营期间受力性能可以满足现有桥梁设计规范要求,但是部分独柱单支座桥梁由于其桥墩横向支承体系为单支点支承,桥梁整体抗倾覆稳定性的安全储备不足,在偏载作用下,结构的横向抗倾覆非常不稳定,存在桥梁整体侧翻和墩柱被破坏的安全隐患。针对现有技术的不足,本发明提供了一种针对高架独柱墩桥梁倾覆问题的改造方法。
(二)技术方案
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:一种高架独柱墩桥梁的改造方法,包括调查研究范围及工程概况、抗倾覆验算、加固方案、处理建议,所述调查研究范围及工程概况结合是根据需要改造的路段高架桥梁进行采集路段信息和工程使用的材料信息,其中采集的路段信息为跨径长度、全段桥宽、匝道桥宽;
所述抗倾覆验算采用稳定效应与失稳效应比值为稳定性系数进行验算,并要求稳定系数大于2.5;
所述加固方案分为墩顶增设钢盖梁、墩两侧增设立柱、墩和梁间增设拉杆、梁底增设钢套箍;
所述处理建议分为交通管制和独柱墩加固顺序。
优选的,所述墩顶增设钢盖梁是利用桥梁现有桥墩,在墩顶位置增设钢盖梁,钢盖梁通过螺栓与墩身连为整体,其加固后形式类似花瓶墩,钢盖梁上设置安装两个板式橡胶支座,当桥梁出现倾覆趋势时起到支撑作用,该种加固形式适用于墩身较高且满足桥下净空要求的桥梁。
进一步,所述墩两侧增设立柱是在原桥墩两侧增设两根立柱,支柱上设盆式支座,增加两个支点,支柱下端与承台连接,当桥上出现超载车辆时,能提供临时反力,防止整体侧翻或倾覆,该种改造方式适用于桥墩较矮且桥下有足够空间情况,如匝道接地段或桥墩位于绿化带内。
更进一步,所述墩和梁间增设拉杆采用在墩梁之间设置拉杆,其效果类似于抗拉支座,当桥梁出现支座出现脱离时,拉杆可提供抗扭反力,避免桥梁发生瞬间倾覆,该方案施工时需在梁体及墩身内植筋,可能对结构造成损害从而引起安全隐患,此外改造施工时,梁底植筋施工难度大,施工工期长,对交通影响大。
更加进一步,所述梁底增设钢套箍是在梁底设置钢套箍,套箍套于原桥墩外侧,当桥梁出现倾覆趋势时,钢套箍与墩身之间发生接触,提供抗倾覆力矩,该方案同样需在梁体及墩身内植筋,存在安全隐患,此外该方案施工工期长,对交通影响大。
更加进一步,所述交通管制建议是在城区高架的入口位置设置限制措施(如限高门架),防止违规车辆进入城区高架桥梁,从源头避免危险情况,免除高架桥梁的倾覆隐患。
更加进一步,所述独柱墩加为:
S1、建议采用由城市外围向城市内部的加固原则,优先加固公路、城市道路区分不明确的外围高架桥梁,其中以西环高架、友新高架及其放射线为代表,避免大型车辆偷跑导致的桥梁倾覆;
S2、除第一点外,建议对出现支座脱空、抗倾覆系数小的桥梁优先加固,以尽快解决桥梁倾覆隐患;
S3、火车站、汽车站处的高架桥梁上行驶车辆均为一般客车,无可根据现场实际的车辆情况考虑加固方案。
更加进一步,所述抗倾覆验算是倾覆事故桥梁的破坏过程表现为,单向受压支座脱离正常受压状态,上部结构的支撑体系不再提供有效约束,上部结构扭转变形趋于发散、横向失稳垮塌支座、下部结构连带损坏;
其中倾覆过程存在2个明确特征状态,特征状态1,箱梁的单向受压支座开始脱离受压特征状态2,箱梁的抗扭支承全部失效;
具体验算公式为:
式中:kqf——横向抗倾覆稳定系数,kqf=2.5;
∑Sbk,i——使上部结构稳定的效应设计值
∑SSk,i——使上部结构失稳的效应设计值。
(三)有益效果
本发明提供了一种高架独柱墩桥梁的改造方法。具备以下有益效果:能够对可能发生危险的高架桥独柱墩桥梁进行计算处理,并且可以根据计算的结构对独柱墩桥梁进行加固处理,从而确保独柱墩桥梁能够稳定的对高架桥的桥面进行支撑,防止高架桥出现倒塌和倾覆的情况出现,确保了高架桥使用的安全,以及防止造成巨大的经济损失和不良的社会影响的情况出现
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一:
本发明实施例提供一种高架独柱墩桥梁的改造方法,包括调查研究范围及工程概况、抗倾覆验算、加固方案、处理建议,调查研究范围及工程概况结合是根据需要改造的路段高架桥梁进行采集路段信息和工程使用的材料信息,其中采集的路段信息为跨径长度、全段桥宽、匝道桥宽;
抗倾覆验算采用稳定效应与失稳效应比值为稳定性系数进行验算,并要求稳定系数大于2.5;
加固方案分为墩顶增设钢盖梁、墩两侧增设立柱、墩和梁间增设拉杆、梁底增设钢套箍;
处理建议分为交通管制和独柱墩加固顺序。
实施例二:
本发明实施例提供一种高架独柱墩桥梁的改造方法,根据具体实施例一中的内容进行进一步扩充:
其中,抗倾覆验算是倾覆事故桥梁的破坏过程表现为,单向受压支座脱离正常受压状态,上部结构的支撑体系不再提供有效约束,上部结构扭转变形趋于发散、横向失稳垮塌支座、下部结构连带损坏,其中倾覆过程存在2个明确特征状态,特征状态1,箱梁的单向受压支座开始脱离受压特征状态2,箱梁的抗扭支承全部失效;
具体验算公式为:
式中:kqf——横向抗倾覆稳定系数,kqf=2.5;
∑Sbk,i——使上部结构稳定的效应设计值
∑SSk,i——使上部结构失稳的效应设计值
确保能够对独柱墩桥梁的计算准确,进而能够快速根据实际的情况对独柱墩桥梁进行加固处理。
实施例三:
本发明实施例提供一种高架独柱墩桥梁的改造方法,根据具体实施例一中的内容进行进一步扩充:
其中,墩顶增设钢盖梁是利用桥梁现有桥墩,在墩顶位置增设钢盖梁,钢盖梁通过螺栓与墩身连为整体,其加固后形式类似花瓶墩,钢盖梁上设置安装两个板式橡胶支座,当桥梁出现倾覆趋势时起到支撑作用,该加固方式根据具体的路段和验算情况进行使用,使用该种加固形式适用于墩身较高且满足桥下净空要求的桥梁,其加固价格为30万元/个(未包含施工期间交通组织费用);
墩两侧增设立柱是在原桥墩两侧增设两根立柱,支柱上设盆式支座,增加两个支点,支柱下端与承台连接,当桥上出现超载车辆时,能提供临时反力,防止整体侧翻或倾覆,该种改造方式适用于桥墩较矮且桥下有足够空间情况,如匝道接地段或桥墩位于绿化带内,使得在加固独柱墩桥梁同时能够让车辆进行很好的通行,其加固价格为40万元/个(未包含施工期间交通组织费用);
墩和梁间增设拉杆采用在墩梁之间设置拉杆,其效果类似于抗拉支座,当桥梁出现支座出现脱离时,拉杆可提供抗扭反力,避免桥梁发生瞬间倾覆,该方案施工时需在梁体及墩身内植筋,可能对结构造成损害从而引起安全隐患,此外改造施工时,梁底植筋施工难度大,施工工期长,对交通影响大,该加固方式适用于车辆道路较少的区域,并且加固效果较好,其加固价格为15万元/个(未包含施工期间交通组织费用);
梁底增设钢套箍是在梁底设置钢套箍,套箍套于原桥墩外侧,当桥梁出现倾覆趋势时,钢套箍与墩身之间发生接触,提供抗倾覆力矩,该方案同样需在梁体及墩身内植筋,存在安全隐患,此外该方案施工工期长,对交通影响大,此加固方法需要配合预制支撑柱配合使用,其加固价格为15万元/个(未包含施工期间交通组织费用)。
实施例四:
本发明实施例提供一种高架独柱墩桥梁的改造方法,根据具体实施例三中的内容进行进一步扩充:
其中,交通管制建议是在城区高架的入口位置设置限制措施(如限高门架),防止违规车辆进入城区高架桥梁,从源头避免危险情况,免除高架桥梁的倾覆隐患,该交通管制会限制车辆的运行,使得该路段的交通受到限制,但是十分安全。
更加进一步,独柱墩加为:
S1、建议采用由城市外围向城市内部的加固原则,优先加固公路、城市道路区分不明确的外围高架桥梁,其中以西环高架、友新高架及其放射线为代表,避免大型车辆偷跑导致的桥梁倾覆,S2、除第一点外,建议对出现支座脱空、抗倾覆系数小的桥梁优先加固,以尽快解决桥梁倾覆隐患,S3、火车站、汽车站处的高架桥梁上行驶车辆均为一般客车,无可根据现场实际的车辆情况考虑加固方案,该方案会对一些小型车辆进行行驶,在加固的时候可能会造成一定不便且会具有安全隐患。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种高架独柱墩桥梁的改造方法,包括调查研究范围及工程概况、抗倾覆验算、加固方案、处理建议,其特征在于:所述调查研究范围及工程概况结合是根据需要改造的路段高架桥梁进行采集路段信息和工程使用的材料信息,其中采集的路段信息为跨径长度、全段桥宽、匝道桥宽;
所述抗倾覆验算采用稳定效应与失稳效应比值为稳定性系数进行验算,并要求稳定系数大于2.5;
所述加固方案分为墩顶增设钢盖梁、墩两侧增设立柱、墩和梁间增设拉杆、梁底增设钢套箍;
所述处理建议分为交通管制和独柱墩加固顺序。
2.根据权利要求1所述的一种高架独柱墩桥梁的改造方法,其特征在于:所述墩顶增设钢盖梁是利用桥梁现有桥墩,在墩顶位置增设钢盖梁,钢盖梁通过螺栓与墩身连为整体,其加固后形式类似花瓶墩,钢盖梁上设置安装两个板式橡胶支座,当桥梁出现倾覆趋势时起到支撑作用。
3.根据权利要求1所述的一种高架独柱墩桥梁的改造方法,其特征在于:所述墩两侧增设立柱是在原桥墩两侧增设两根立柱,支柱上设盆式支座,增加两个支点,支柱下端与承台连接,当桥上出现超载车辆时,能提供临时反力,防止整体侧翻和倾覆,该种改造方式适用于桥墩较矮且桥下有足够空间情况,如匝道接地段或桥墩位于绿化带内。
4.根据权利要求1所述的一种高架独柱墩桥梁的改造方法,其特征在于:所述墩和梁间增设拉杆采用在墩梁之间设置拉杆,其效果类似于抗拉支座,当桥梁出现支座出现脱离时,拉杆可提供抗扭反力,避免桥梁发生瞬间倾覆,该方案施工时需在梁体及墩身内植筋,可能对结构造成损害从而引起安全隐患。
5.根据权利要求1所述的一种高架独柱墩桥梁的改造方法,其特征在于:所述梁底增设钢套箍是在梁底设置钢套箍,套箍套于原桥墩外侧,当桥梁出现倾覆趋势时,钢套箍与墩身之间发生接触,提供抗倾覆力矩。
6.根据权利要求1所述的一种高架独柱墩桥梁的改造方法,其特征在于:所述交通管制建议是在城区高架的入口位置设置限制措施。
7.根据权利要求1所述的一种高架独柱墩桥梁的改造方法,其特征在于:所述独柱墩加为:
S1、建议采用由城市外围向城市内部的加固原则,优先加固公路、城市道路区分不明确的外围高架桥梁;
S2、除第一点外,建议对出现支座脱空、抗倾覆系数小的桥梁优先加固。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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