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中建昌龙:植筋技术铁路桥梁加固中的应用

信息来源:http://www.zjcljt.com/ 作者:中建昌龙 发布时间:2019-09-23 16:01

目前交通运输正处于高速发展的阶段,路桥工程不断建设,其使用时间不断增加,这让桥梁工程面临着比以往更加严重的病害问题,在很大程度上让桥梁的承载力以及耐久性大大降低,既有铁路桥墩基础病害主要体现在2000年前后施工的一些项目上。


为了确保运营的安全,对病害桥梁需进行限速运营和长期的监控量测,下面以工程案例的形式与大家分享:

一工程概况:

1.既有桥梁概况

大丽铁路全长161.006km,国铁Ⅰ级,设计速度120 km/h,为单线电气化铁路。2004年12月开工建设,2009年9月正式通车运营。


下河村1号特大桥全长523.44 m,孔跨布置为5×32m+21×16m简支梁,桥梁位于R=1200m圆曲线上,线路纵坡-3‰。桥址范围内地质条件较差,7号~21号桥墩位于深厚软土区,软土分为流塑-软塑状泥炭、软塑状泥炭质土、软塑状淤泥质土,软土厚 15~36 m。0号桥台至21号桥墩基础为摩擦桩,桩径为1.0 m,最大桩长为67m; 承台为C20钢筋混凝土,墩身为C20混凝土。


2.病害情况

2013年,桥下堆载及重车通行引起桥梁的7号~ 21号桥墩沉降及倾斜,2018年5月的监测结果表明,桥偏心达-8~205mm;累计沉降达 79~109mm。 


3.病害结果及趋势

2013年至2018年6月,该桥一直以 80 km /h的速度通行( 设 计 速 度 120 km /h )。根 据2015年及2018 年的监测结果,7号~21号墩沉降和倾斜的趋势仍在继续发展。 


4.病害整治方案

采用“桩基加固+既有桥墩植筋连接+包护钢筋混凝土承台”的加固方案。对 7号、8号、20号、21号桥墩,在线路两侧加六桩进行加固,与既有桥墩植筋连接,并包护钢筋混凝土承台,方案布置如1( a) ~ 图1( c) ; 对9号~ 19号桥墩,在线路两侧加八桩进行加固,与既有桥墩植筋连接,并包护钢筋混凝土承台,平面布置见图 1( d) 。

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图 1 桥墩整体加固方案布置示意( 单位: cm)

二、植筋计算:

1.单根钢筋承载力计算

(1)采用HRB400钢筋,相关指标如下:

f—钢筋抗拉强度标准值,取 400 N/mm2 ;

As—钢筋的面积/mm2 ;

fv—钢筋受剪强度,取 120 N/mm2 ;

受剪承载力计算公式Nb1 = fvAs (1)

抗拉承载力计算公式Nb2 = fAs (2)

(2)植筋直径为20mm,参照式(1) 、式(2) 计算。

单根φ20 植筋的抗剪承载力 

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2.植筋布置形式确定

(1) 植筋范围

根据《混凝土结构加固设计规范》( GB50367— 2013) : 植筋间距应大于6d,边距应大于3d( d为钢筋直径)。桥墩侧面采用20或25的HRB400钢筋,植筋间距为300mm,边距为150mm。桥墩植筋底平面为263 cm×403 cm,墩身坡度为45∶1,高度3. 5 m,故顶平面为247cm×387cm。植筋时,采用缩小的顶平面(245cm×385cm) 进行植筋(见图2)。


(2)横桥向植筋根数

行根数:(2.45-0.15×2) ÷0 3+1= 8

排数:(3.5-0.15×2) ÷0.3+1=11

两面最多可植根数: ( 8×11) ×2 = 176


(3)纵桥向植筋根数

行根数:(3.85-0.15×2) ÷0.3+1 =12

排数:(3.5-0.15×2) ÷0.3+1 =11

两面最多可植根数: (12×11)×2=264


(4)确定植筋原则

植筋间距300 mm,边距不小于150mm; 纵桥向植筋根数为 264 根,横桥向植筋根数则根据纵桥向用足后的剩余控制轴力进行调整。桥墩植筋布置示意见图 2。 


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图 2 桥墩植筋布置示意( 单位: cm)

3.植筋根数 

根据单根钢筋承载力计算值,推算每个墩承台的植筋根数( 如表 1)。根据计算结果: 纵桥向植筋根数为264根; 横桥向植筋根数最大为 53 根,小于最多植筋根数( 176 根) 。

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4.单根钢筋锚固深度计算

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三、计算结果分析:

1.相同部分( 与设计施工图对比) 

(1)植筋类型:直径为20mm、25 mm,HRB400型的两种钢筋。

(2)植筋间距:300mm行列式布置,边距采用150mm。

(3)植筋锚固深度: C20植筋锚固深度取1000 mm,C25植筋锚固深度取1300mm。


2.不同部分(与设计施工图对比)

横桥向植筋较施工图少 61 根,见表 2。

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3.整治效果 

经过病害整治加固后,该桥由长期限速 80 km /h恢复到设计速度( 120 km /h) ; 近 3 个月的运营实践及监测表明,该桥加固效果良好。