独柱墩桥梁横向稳定加固方案设计参考图

1广东省高速公路独柱墩连续箱梁桥横向抗倾覆加固方案设计参考图（初稿）广东省交通集团有限公司广东省交通规划设计研究院股份有限公司二○一五年十月1目录1前言.................................................................................22加固设计依据及标准...................................................................22.1编制依据.........................................................................22.2主要设计标准.....................................................................23加固设计工作流程.....................................................................23.1调查建设条件：...................................................................23.2加固方案计算分析：...............................................................33.3经济技术比选：...................................................................34加固设计方案分析.....................................................................34.1加固方案拟定.....................................................................34.1.1方案一:设抗拔约束装置........................................................44.1.2方案二：中墩单支承改为多支承.................................................44.1.3方案三：中墩单支承改为多支承，同时增强中墩横向强度...........................54.1.4方案四：拉大边支座间距.......................................................64.1.5方案五：组合方案.............................................................74.2加固方案综合比较.................................................................75问题与建议..........................................................................105.1加固施工分级实施建议............................................................105.2其他问题与建议..................................................................106加固设计参考图......................................................................10附件1：加固设计参考图2说明1前言根据前期相关会议精神，推进标准化设计，针对独柱墩桥梁加固设计工作，为了统一加固设计指导思想，选定合理的加固方案，深化细化设计指标，提高加固设计质量，提高施工材料的周转率，降低资源消耗，特编制独柱墩连续箱梁桥横向抗倾覆加固设计参考图，供相关单位参考使用。2加固设计依据及标准2.1编制依据1、广东省交通运输厅粤交明电【2015】22号《广东省交通运输厅关于粤赣高速公路河源城南互通立交匝道桥梁事故情况的通报》要求切实开展公路桥梁（特别是独柱墩桥）安全隐患的排查、评估工作。2、《交通运输部关于进一步加强公路桥梁养护管理的若干意见》（交公路发[2013]321号）。3、《广东省交通运输厅关于印发广东省公路独柱墩桥梁设计与整治工程指导意见的通知》（粤交基〔2015〕1049号）4、省交通集团工作会议纪要【2015】97号（2015年7月28日）5、省交通集团工作会议纪要【2015】113号（2015年8月25日）6、省交通集团工作会议纪要【2015】135号（2015年10月12日）7、各项目相关验算及复算报告8、各项目施工图、竣工图、检测资料。2.2主要设计标准1、《公路工程技术标准》(JTGB01-2014)2、《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）3、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）4、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）5、《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）6、《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)7、《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/TD60-01-2004)8、《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50－2011)9、《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/TB02-01-2008)10、《公路工程抗震设计规范》(JTGB02-2013)11、《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTG/TB07-1--2006)12、《公路桥梁加固设计规范》JTG/TJ22-200813、《公路桥梁加固施工技术规范》JTG/TJ23-20083加固设计工作流程建议加固设计主要工作流程如下：3.1调查建设条件：收集桥梁设计资料、竣工资料、检测资料，据此判断桥梁现状技术状况。必要时进行现场踏勘，如净高、净宽、施工操作空间等。根据现场建设条件及现状技术状况，剔除明显不可行方案。建议现场踏勘核查的主要内容如下：1、核查实际桥型结构与竣工图是否相符，包括上部结构类型、一联的跨数、桥梁固结情况、支座设置个数、墩柱个数、以往加固处理情况等。2、核查现场地面起伏情况与原设计是否有较大差别。3、针对需加固桥梁各备选方案核查实际桥梁结构加固方案的可行性及建设条件：a）对净空可能受限的桥梁结构可初步查看，必要时进行测量。b）调查桥梁拟施工现场地形地物，如道路、池塘、河流等。33.2加固方案计算分析：初拟加固方案，并对于各可行的加固方案，依照《指导意见》各项要求进行验算，同时需验算加固方案对原结构的影响情况，剔除验算结果不满足《指导意见》及设计规范要求的方案。1、结构抗倾覆验算内容依照交通集团《指导意见》各项要求进行计算，主要计算内容如下：表3-1《指导意见》计算内容列表项目①：基本组合下边支座最大负反力②：单车道偏载汽车荷载效应分项系数为3.4时边支座最大负反力③：箱梁整体抗倾覆稳定系数④：单车道偏载汽车荷载效应分项系数为3.4时独柱中墩支座转角⑤：单车道偏载汽车荷载效应分项系数为3.4时独柱中墩压弯强度无固结墩√√√√×有固结墩√√××√注：1、根据《指导意见》，在加固处治设计时，加固方案尽可能满足第②项验算内容的要求。2、对于采用独柱墩横向双支承或多支承的结构，应按上述第⑤条验算独柱中墩压弯强度。2、加固后的结构验算如桥梁加固方案改变了结构受力状态，应按照加固后的结构状态进行复核计算，除抗倾覆外，桥梁极限承载能力应满足或采取加固措施后满足现行规范标准的要求，正常使用极限状态应满足原设计标准的要求。3、验算建模分析主要注意事项1）需采用空间有限元程序进行结构分析。支座布置、箱梁平面线形按施工图、竣工图实际位置布置。支座活动方向按图纸支座布置采用。2）横梁、跨间横隔板、桥面铺装、防撞护栏等重量注意施加。3）下部结构的沉降需考虑。4）曲线桥梁需考虑内外侧腹板长度、护栏长度、钢束长度的差异。5）处建议将独柱墩墩柱建入模型，注意验算墩柱的压弯承载力。6）预应力、施工阶段对支座反力的分配有一定影响，应予以考虑。3.3经济技术比选：按照前述建设条件要求，对结构计算后的可行方案，从经济性、施工难度、景观等方面进行比选，择优推荐，并完善施工图设计。经对实际工程的初步的方案分析，验算结果与各加固方案之间并没有明显的对应关系，需按照“一桥一分析”的方法进行加固方案选择，在拟定与比选的过程中有以下一些原则与经验可供参考（方案编号详见4.1加固方案拟定）：1、适用性原则：1）、加固方案需符合现场建设条件的要求，方便实施，并对交通通行影响小。一般情况下各方案的实施难度从小到大排序为：方案一、方案四、方案二、方案三。2）、充分了解每种加固方案的适用情况及局限性，如：方案一在拉杆力小于50吨左右时比较合适。方案二仅在墩柱压弯强度满足要求时适用；方案三适用性较广但桥墩位于河道、路中时难以实施。方案四仅拉开端支座对增强抗倾作用有限，仅当倾覆风险较小时适用。2、经济性原则：1）、根据初步的造价分析，一般情况下各方案的经济性排序为：方案一，方案四、方案二、方案三。2）、联合采用两种加固方案有可能获得较好的经济效果。如：方案一与方案三联合；方案二与方案四联合；3）、需考虑将来养护维修的难度与费用。3、可靠性原则：1）、加固施工其材料的品质及施工的精细度对可靠性影响较大。在四个方案中方案一的要求相对较高，可靠性相对低一些。2）、加固后结构的承载潜力也有差别。一般情况，方案三的承载潜力较大，同时他还能改善主梁的受力状况。4、景观性原则：针对景观性要求高的路段，需重视景观需求，不一定选择最为经济的方案。4加固设计方案分析4.1加固方案拟定通过安全性评估后，对评估不满足要求的独柱墩连续箱梁需进行加固处理，根据结构受力特点及实际结构构造条件的限制，经分析可采用如下加固方案：44.1.1方案一:设抗拔约束装置通过在边墩设置抗拔装置，避免因边支座的脱空而改变结构体系，增强横向抗倾覆性能。如下图所示：图4-1方案一：抗拔销构造图图4-2方案一：抗拔销现场照片方案优点：a、构造设计几乎不影响结构原有受力模式。b、抗拔销装置构造简单，工程规模较小，施工方便，几乎不影响桥上正常交通。方案缺点：a、因锚固构造及构造空间的限制，抗拔销拉拔力设计值一般较小，适用的加固桥梁范围较少。方案建安费：方案一单墩约10万元。4.1.2方案二：多墩加盖梁改多支承通过在多个中间墩墩顶增设盖梁，将中墩单支承改为多支承，加强结构抗扭转变形能力。图4-3方案二：中墩单支承改为多支承图4-4方案二：多墩加盖梁改多支承方案优点：多个中墩单支承改为多支承，根据计算确定支承的距离，有条件时须确保在3.4倍活载作用下边支座仍不发生脱空，使得箱梁在不利工况下支承体系不发生变化，基本可确保箱梁不会发生倾覆破坏。方案缺点：a、改变了原有箱梁横梁的受力模式，横梁由原来的负弯矩受力变为正弯矩受力，需结合结构配筋重新进行验算，必要时需对横梁进行加固。b、需检查增加盖梁后可能对净空的影响。5c、需对处理后中墩进行强度验算。d、施工过程涉及植筋，浇筑混凝土，增设支座等，较为繁琐。方案建安费：单墩约25万元。4.1.3方案三：单墩加强改多支承部分中间桥墩单支承改为多支承（见示意图），加强主梁中墩处抗扭转能力，以满足抗倾覆要求。同时通过增加桩柱、包裹墩柱等措施，提高中墩强度，以满足改双支承后墩身内力增加的需要。图4-5中墩加强改多支承平面示意图具体操作时，又可根据现场条件，细分为如下方案：方案三a：桥宽较大时，可在原有墩柱两侧增设墩桩，如下图所示：图4-6方案三a：增设墩柱构造图图4-7方案三a：增设墩柱现场照片方案三b：桥宽较小时，可在原有桩基两侧增设桩基，通过承台连接形成群桩，而