长沙市月亮岛特大桥桥墩维修加固工程初步设计说明

（6）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）
（7）《公路桥梁伸缩装置》（JT/T 327-2004）
（8）《公路桥梁加固设计规范》（JTG/T J22-2008）
（9）《公路桥梁加固施工技术规范》（JTG/T J23-2008）
图 1.1－1 桥梁现状
（10）《混凝土结构加固技术规范》（CECS25：901991） （11）《公路桥梁《长沙市月亮岛湘江特大桥竣工文件》（铁道部大桥工程局第五桥梁工程处
该桥的主要技术指标：
一九九九年十月）
（1）荷载等级：汽车－超 20 级、挂车－120，人群荷载 3.5kN/m2
2.2 相关规范
（2）桥梁宽度：双向四车道，桥面行车道宽 16.5m，两侧人行道宽 2.75m，桥面 （1）《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）
的通知。 （2）采用定额
1）交通部发《公路工程概算定额》（JTG/T B06_01-2007）。 2）交通部发《公路工程机械台班费用定额》（JTG/T B06_03-2007）。 （3）费用标准
1）人工费按 45.45 元/工日计。（湘交造价字【2007】638 号）。
CB: I MAX : 36780 MIN : 4431 文件: 29号墩 单位: N/mm^2 日期: 04/19/2010
用 10mm 厚 400mm 宽的钢板带，通过植埋螺栓进行锚固，与原结构形成整体，钢板条
根据检测报告，部分桥墩处存在冲砂现象，冲砂深度有 1～2m，需进行防护处治。
之间采用搭接方式进行连接。
根据现场实际情况及以往类似工程实践经验，对冲刷处采用石笼进行抛填防护处治。
钢板围带施工前，应将桥墩裂缝进行封闭、灌胶处治。
加固。
图 5.1-4 桥墩第一主应力 S1（单位：Pa）
由桥墩的第一主应力图可以看出在桥墩顶帽内侧混凝土应力集中，最大主应力达 到了 4.2MPa。 5.2 主要病害原因分析
根据检测报告及原桥竣工图，该桥桥墩在顺桥向两侧存在竖向贯穿裂缝，裂缝大 部分是顺桥向对称分布，裂缝自上往下由宽变窄，最大裂缝已超过 3mm。并且在墩顶 处有水泥砂浆涂抹痕迹，根据资料该桥运营以来没有进行过加固，故分析在该桥在施 工过程中墩顶即出现了大体积混凝土收缩裂缝。同时该桥墩顶支座垫石处布置了两个 混凝土顶帽，大部分裂缝分布在两个顶帽的内边缘侧，该桥主跨箱梁跨径为 96.0m， 跨径较大，恒载及活载对桥墩支座的作用较大，因顶帽底部截面的突变，导致顶帽底 部内侧混凝土开裂，并因墩身顺桥面体积较大，收缩作用较明显，产生了墩身竖向贯
钢筋混凝土护套施工前，应将桥墩裂缝进行封闭、灌胶处治。
-4-
（3）方案三：钢板围带加固
同时对顶帽处宽度≥0.15mm 的裂缝进行灌浆处理，灌浆胶采用优质Ａ级环氧灌
根据检测报告中桥墩病害情况，对 24 号～33 号桥墩进行钢板围带加固。
缝胶。对所有宽度＜0.15mm 的裂缝进行表面封闭。
在墩身上部竖向每隔 0.5m，下部竖向每隔 1.0m 布置一道钢板围带，钢板围带采 6.3 桥墩及河床防护
图 5.1-2 桥墩横桥向应力图 SX（单位：Pa）
从图可以看出，桥墩顶帽内侧混凝土承受拉应力，最大拉应力达到了 3.89MPa,远
远超过了 25 号混凝土的抗拉设计强度，由此会引发顶帽内侧混凝土的开裂。
图 5.1-1 桥墩模型图
（4）分析结果 桥墩横桥向应力 SX 如图 5.1-2，竖向应力图如图 5.1-3，第一主应力如图
首先对桥墩裂缝进行灌胶封闭后，凿毛、清洁桥墩表面，并按设计位置植入 16 钢筋，环向及竖向布置 16钢筋，形成钢筋网，布置并固定环向预应力管道，立模浇 筑墩身外包混凝土。混凝土达到设计强度后，穿预应力钢束进行张拉，封锚。注意混 凝土养生，防止收缩裂缝出现。 （2）方案二：钢筋混凝土护套加固
根据检测报告中桥墩病害情况，对 24 号～33 号桥墩进行钢筋混凝土护套加固。 在墩身上钻孔、植入 16 钢筋，通过植筋将外围钢筋箍与原结构连接锚固，加强配筋， 环向采用 22 钢筋，竖向采用 16 钢筋，同时保证保护层厚度，立模板浇筑 50cm 厚 护套混凝土。
2
优点
1、加固效果明显，工程 量较小，施工周期较短 2、改善和调整原结构的 受力状况，提高结构整 体刚度
1、施工工艺成熟 2、改善和调整原结构的 受力状况，提高结构整 体刚度
1、工程量较小，施工周 期最短 2、提高结构的竖向抗裂 性效果较好
3
缺点
1、环向预应力筋施工较 繁琐，需要技术含量较 高 2、混凝土方量较少，施 工较困难。
图 4.1-2 桥墩基础冲刷
对桥梁主跨桥墩裂缝进行压浆封闭，并进行相应的加固。
5 病害原因分析
5.1 原结构复算
为了分析月亮岛特大桥桥墩竖向裂缝的成因，对 29#桥墩进行细部分析。
-2-
（1）参考资料
中华人民共和国交通部标准 《公路桥涵设计规范》（合订本） 1989 北京
（2）材料
支承垫石：40 号混凝土（弹性模量 3.3×104MPa,泊松比 0.1667）
表示-方向 X:-0.483 Y:-0.837 Z: 0.259
图 7-2 桥墩第一初应力 S1（单位：Pa）
原结构的桥墩竖向抗压应力本身满足要求，这里不再赘述。从加固后桥墩的横桥
向应力来看，加固后最大拉应力为 1.93MPa，相对原结构的 3.89MPa 下降明显，加固
后应力为原结构的 49.6%，最大拉应力满足规范规定的混凝土抗拉设计强度的要求。
4 病害情况
本次维修加固，主要针对桥墩病害进行加固处治，桥梁其他构件病害在此不做阐 述。
根据湖南工大联智桥隧技术有限公司的《公路旧桥检测评估报告》，月亮岛特大桥
图 4.1-1 桥墩病害图
（2）桥墩垂直度在检测中发现没有明显变化，部分桥墩处存在冲砂现象，冲砂深 度有 1～2m。
主跨连续箱梁跨桥墩主要病害整理如下：
4.1 连续箱梁跨桥墩
（1）根据湖南工大联智桥隧技术有限公司的《公路旧桥检测评估报告》，该桥桥墩
在顺桥向两侧存在竖向贯穿裂缝，裂缝大部分是顺桥向对称分布。在 30 号、31 号墩
的部分裂缝宽度已经超过 3mm。经与 2008 年 1 月的《健康检测与安全评估报告》比
对发现，桥墩裂缝宽度有所增加。
4.2《检测报告》建议
实体分析，分析结果如下：
MIDAS/Civil POST-PROCESSOR
SOLID STRESS SIG-XX
1.93360e+000 1.51796e+000 1.10233e+000 6.86690e-001 2.71055e-001 0.00000e+000 -5.60216e-001 -9.75852e-001 -1.39149e+000 -1.80712e+000 -2.22276e+000 -2.63839e+000
8 工程投资概算
（1）编制依据
1）长沙市月亮岛特大桥桥墩维修加固工程设计文件。
2）交通部发《公路工程基本建设项目概算预算编制办法》（JTG B06-2007）（以
下简称《编制办法》）。
3）湖南省交通厅执行交通部《公路基本建设工程概算预算编制办法》的补充规
定。
4）财综【2008】78 号文件关于公布取消和停止征用 100 项行政事业性收费项目
顶 帽：40 号混凝土（弹性模量 3.3×104MPa,泊松比 0.1667）
墩 身：25 号混凝土（弹性模量 2.85×104MPa,泊松比 0.1667）
（3）模型
取支承垫石、顶帽和墩身作为分析对象，建立实体，利用十节点四面体单元进行
有限元网络的划分。边界条件采用墩底固结。荷载通过支承顶部面荷载和体荷载施加。 模型图见下图
1、增加自重与其他方案 相比较多，从全桥角度 考虑增加恒载很小 2、加固效果与方案一相 比较差
1、属被动加固，未从根 本上解决问题 2、钢板需进行防腐涂 装，养护较繁琐
4
推荐 意见
推荐
比选
比选
6.2 顶帽间加固
根据检测报告，墩顶顶帽间存在有水泥砂浆涂抹痕迹，根据计算结果该区域拉应
为了分析加固后桥墩的应力情况，对推荐方案即预应力混凝土护套加固方案进行
梁），桥长为 1980.0m，其中连续箱梁部分为一联，箱梁采用单箱三室预应力结构， （2）《公路旧桥检测评估报告》（湖南工大联智桥隧技术有限公司 二〇〇九年十二
28 号墩为固定墩；在石门侧另设有 16×20.0m 预应力钢筋混凝土空心板引桥，桥长 月十五日）
为 320m。下部结构：连续梁部分桥墩为实体墩，简支梁桥墩为双柱墩。
7 加固效果
（4）方案比选
表 6.1－1 桥墩加固方案比选表
序 比选
方案一：
方案二：
方案三：
号 内容 预应力砼护套加固
钢筋砼护套加固
钢板围带加固
1
受力 性能
1、能有效提高桥墩承载 能力 2、提高结构的刚度和整 体性
1、能有效提高桥墩承载 能力 2、提高结构的刚度和整 体性
1、能有效抑制桥墩裂缝 继续发展 2、可提高结构的整体性
将两个顶帽及墩身连接成整体，提高墩顶的整体刚度。
-5-
MIDAS/Civil POST-PROCESSOR
SOLID STRESS
SIG-P1 2.72382e+000 2.32172e+000 1.91962e+000 1.51752e+000 1.11543e+000 7.13328e-001 3.11230e-001 0.00000e+000 -4.92967e-001 -8.95066e-001 -1.29716e+000 -1.69926e+000
图 7-1 桥墩横桥向应力 SX（单位：Pa）