大跨度新舊混凝土疊合梁在舊橋改建中的應(yīng)用研究

許紅葉

（湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南衡陽(yáng)421002）

大跨度新舊混凝土疊合梁在舊橋改建中的應(yīng)用研究

許紅葉

（湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南衡陽(yáng)421002）

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鐵路和公路運(yùn)載能力越來(lái)越強(qiáng)、航運(yùn)船只噸位越來(lái)越大。以往很多修建的橋梁由于橋下凈空與通航船只高度不匹配，導(dǎo)致河流的航運(yùn)能力受到限制，比如蘭州黃河鐵橋和武漢長(zhǎng)江大橋，建橋之初是跨越黃河和長(zhǎng)江的通途（天塹變通途），目前成為了腰斬黃河和長(zhǎng)江的“巨龍”。以上海市滬杭高速某舊橋改建為例，研究了大跨度疊合梁的設(shè)計(jì)、施工核心技術(shù)，從方案比選到施工方案設(shè)計(jì)，貫穿了工藝的全過(guò)程，以期為土建工程技術(shù)人員在舊橋改建時(shí)提供借鑒和參考。

新舊混凝土；疊合梁；舊橋改建；土建工程

以往改建橋梁的基本原則是盡可能利用舊橋結(jié)構(gòu)，但目前遇到了挑戰(zhàn)，很多舊橋原有的跨度和凈空高度不滿足通行能力快速增長(zhǎng)的需求，因此，很多舊橋維修、加固和改建時(shí)都要新建數(shù)量不等的橋墩，上部結(jié)構(gòu)也隨之改變。大跨度新舊混凝土疊合梁是一種非常好的結(jié)構(gòu)，可以降低施工難度，提高施工效率。

1 舊橋?qū)?/h2>

我們考慮的是上海市滬杭高速大蒸港段主跨2×40 m，邊跨2×35 m，共計(jì)150 m。本橋是雙向6車道，一級(jí)公路、雙幅橋面設(shè)計(jì)（2×22.25 m），引橋在此處不考慮，由于設(shè)計(jì)要求將16.5 m擴(kuò)展到22.25 m，增長(zhǎng)5.75 m。因此，原有全部或部分橋墩需要重建。需要考慮通航的橋墩如圖1所示。

圖1 需要考慮通航的橋墩

2 方案比選

原有舊橋的引橋由于在岸上，對(duì)通航?jīng)]有影響，因此，在改建時(shí)予以保留，我們只需要針對(duì)主橋進(jìn)行考慮。

2.1 剛架橋方案

由于主橋跨度為150 m，在剛架橋的合理跨徑范圍內(nèi)，國(guó)內(nèi)比較典型的同跨度橋梁有陜西省安康市擁有的漢江斜腿剛架橋，主跨有175 m，世界第一。

由于主跨150 m以上的剛架橋?qū)儆谔卮罂缍?，造價(jià)較高，但上海市是中國(guó)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)市，資金充裕，所以，從經(jīng)濟(jì)性來(lái)看，投資不存在問(wèn)題。從技術(shù)上看，由于國(guó)內(nèi)已有175 m剛架橋的先例，150 m的橋梁難度不是很大，但基礎(chǔ)造價(jià)會(huì)比較高，主要是因?yàn)樯虾Ｊ擒浲恋刭|(zhì)，承載力不足，橋梁的基礎(chǔ)必須建在基巖上。

2.2 連續(xù)梁橋方案

連續(xù)梁橋方案可以有2種思路：①主跨150 m，一旦建成，將是國(guó)內(nèi)最大跨度之一；②2×75 m兩跨連續(xù)梁。

從技術(shù)角度看，75 m單跨的連續(xù)梁施工難度比較低，國(guó)內(nèi)100 m以上的有很多?？梢圆捎脩冶郜F(xiàn)澆或懸臂拼裝施工，也可以采用頂推施工。

經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析可以發(fā)現(xiàn)，有兩種方案可選，即新舊混凝土疊合梁、鋼-混組合梁。

對(duì)于新舊混凝土疊合梁，我們可以在橋位附近澆筑梁，達(dá)到設(shè)計(jì)齡期和強(qiáng)度后，通過(guò)頂推法來(lái)實(shí)現(xiàn)架梁，然后以舊梁為支撐，澆筑新梁，新舊梁通過(guò)植筋方式來(lái)形成整體。對(duì)于疊合梁可以利用部分舊橋橋墩，但是中跨60號(hào)、61號(hào)和62號(hào)橋墩需要考慮拆除，還需要新建兩三個(gè)橋墩，下部工程梁稍大。由于剛架橋墩梁固結(jié)，需考慮橋墩的彎曲效應(yīng)，這對(duì)舊橋利用率不高，因此，綜合考慮改建各個(gè)因素，我們選擇連續(xù)梁橋方案作為推薦方案。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 主梁橫斷面

批準(zhǔn)文件要求橋面寬度為22.25 m，單箱雙室截面是適宜的選擇。人行道可以用加設(shè)斜撐來(lái)實(shí)現(xiàn)。按照模數(shù)和計(jì)算比例，梁高應(yīng)在1/16～1/11的范圍之內(nèi)，選擇范圍是4.6～6.8 m，因此，梁高可選5 m和6 m，其中，混凝土橋面板0.3～0.4 m厚。

3.2 混凝土

主梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C50高強(qiáng)度混凝土，橋面板采用0.3 m等厚復(fù)合纖維混凝土。為了增強(qiáng)橋面板的橫向剛度，可以設(shè)置3@450的直徑為15.2 mm的預(yù)應(yīng)力鋼絞線。由于新梁跨度較大，建議設(shè)置豎向預(yù)應(yīng)力，形成三向預(yù)應(yīng)力體系，增強(qiáng)全橋的承載力。

3.3 剪力鍵

無(wú)論是疊合梁，還是組合梁，承載能力的發(fā)揮依賴剪力鍵的強(qiáng)弱和有無(wú)滑移、滑移的大小。對(duì)于疊合梁建議采用鋼筋植筋的方式；對(duì)于組合梁建議采用圓柱頭焊釘，焊釘布置在箱梁頂板，也可采用在混凝土內(nèi)預(yù)埋螺栓，通過(guò)螺栓實(shí)現(xiàn)二者的連接。

3.4 基礎(chǔ)工程

對(duì)于150 m主跨，原有基礎(chǔ)偏小，需采用大基礎(chǔ)。建議拆除原有60號(hào)、61號(hào)和62號(hào)橋墩及其基礎(chǔ)，加固擴(kuò)大59和63號(hào)橋墩及基礎(chǔ)。本方案由于利用舊橋橋墩，因此工程造價(jià)較省，且與S32高速公路完全順接，線路平順性較好，對(duì)通航影響較小，工期較短。

4 施工方案

4.1 橋墩

拆除60號(hào)、61號(hào)和62號(hào)橋墩。59號(hào)和63號(hào)橋墩采用的是45×45鋼筋混凝土預(yù)制方樁，由于橋跨擴(kuò)大了1倍，因此，原有橋墩的承載力不足，需增設(shè)鋼筋混凝土預(yù)制方樁，或增加原有方樁的長(zhǎng)度，本橋?qū)儆谂f橋改建工程，增加原有方樁長(zhǎng)度不現(xiàn)實(shí)，因此，先在橋墩外側(cè)設(shè)置圍堰進(jìn)行排水，原橋上部橋面寬度14.75 m，人行道2×0.5 m，共計(jì)15.75 m。因此，圍堰直徑在16 m以上，具體寬度需考慮上部結(jié)構(gòu)荷載變化情況，重新設(shè)定。

4.2 橋跨結(jié)構(gòu)

橋跨結(jié)構(gòu)由于采用的是單箱雙室截面，可以采用懸臂現(xiàn)澆或懸臂拼裝施工，對(duì)橋下通航干擾小?？梢岳门f橋原來(lái)的橋跨結(jié)構(gòu)作為支撐，原主橋兩側(cè)有2×22 m空心板梁，中間施工完成后再拆除空心板梁。橋面板，即橋面超低高度梁，與箱形截面主梁的連接采用剪力鍵實(shí)現(xiàn)。

4.3 體系轉(zhuǎn)換

原有結(jié)構(gòu)屬于簡(jiǎn)支T梁，新結(jié)構(gòu)屬于連續(xù)梁橋，這就帶來(lái)了結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換的問(wèn)題，可以分段施工，最后采用預(yù)應(yīng)力將其連接在一起；或采用懸臂施工法，從0#塊開始采用掛籃或懸拼吊機(jī)，最后在跨中合攏，不建議采用頂推施工，然后再體系轉(zhuǎn)換。由于主跨達(dá)到了150 m，連續(xù)梁截面需采用變截面形式，變截面梁采用頂推施工將極大地增加施工難度和工程造價(jià)，不建議使用。

5 結(jié)束語(yǔ)

疊合結(jié)構(gòu)（組合結(jié)構(gòu)）橋梁作為公路及鐵路橋梁五大主型橋梁之一，具有廣闊的發(fā)展前景，從方案構(gòu)思到設(shè)計(jì)施工，每個(gè)環(huán)節(jié)都很重要，直接影響線路運(yùn)營(yíng)后的實(shí)際效果。大跨度疊合新舊混凝土梁由于可以利用已完工或原有的舊梁，在橋梁工程中具有特殊的地位，在進(jìn)行橋梁方案比選時(shí)，需要將其考慮進(jìn)來(lái)，這樣才是比較全面的橋梁規(guī)劃。

［1］許紅葉，楊維國(guó).考慮收縮徐變影響的新舊混凝土疊合梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)偠染仃嚫倪M(jìn)［J］.力學(xué)與實(shí)踐，2016（06）.

［2］鄧青兒，于洋，湯岳飛.大跨徑鋼-混凝土組合梁在老橋改建中的應(yīng)用［J］.橋梁建設(shè)，2016（01）.

［3］姜宇，丁圣果.疊合梁的疊合面及斜截面抗剪效應(yīng)特征分析［J］.山西建筑，2017（08）.

〔編輯：張思楠〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.16.143

2095－6835（2017）16－0143－02