舊橋改造方案比選分析

李 民

（新疆維吾爾自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，新疆 烏魯木齊 830001）

1 舊橋現(xiàn)狀概述

舊橋全長75.79 m，橋?qū)?2 m，橋?qū)捊M合為0.5 m（防撞護(hù)欄）+11 m（車行道）+0.5 m（防撞護(hù)欄）。橋梁上部結(jié)構(gòu)為1～50 m鋼筋混凝土剛架拱橋，橫向布置5片拱片，拱片拱腿段為直線，實(shí)腹段為二次拋物線；拱片籍以橫系梁、微彎板及現(xiàn)澆混凝土橋面鋪裝連成整體[1]。橋梁下部結(jié)構(gòu)為重力式橋臺(tái)，擴(kuò)大基礎(chǔ)。

經(jīng)橋梁檢測(cè)該橋質(zhì)量狀況得分為56.4分，根據(jù)重要構(gòu)件缺損狀況評(píng)定原則，該橋最終評(píng)定為五類橋。（1）表觀檢查結(jié)果表明：拱片3L/8和5L/8斷面附近斜裂縫現(xiàn)象較為顯著，裂縫典型介于0.12～0.35 mm之間，且部分裂縫貫通拱片截面；實(shí)腹段跨中及個(gè)別弦桿小節(jié)點(diǎn)附近豎向裂縫現(xiàn)象顯著，部分裂縫向兩側(cè)面延伸形成“U”型或“L”型裂縫，部分裂縫沿側(cè)面通長，裂縫典型寬度介于0.08～0.20 mm之間，橫系梁與拱肋間節(jié)點(diǎn)處脫開現(xiàn)象嚴(yán)重。（2）荷載試驗(yàn)結(jié)果表明：各工況下主要測(cè)點(diǎn)靜力荷載試驗(yàn)校驗(yàn)系數(shù)大于1，橋梁實(shí)際工作狀況與理想狀況相比偏于不安全，判定承載能力不能滿足要求。（3）按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG 3362-2018）規(guī)范要求，基于現(xiàn)狀的結(jié)構(gòu)驗(yàn)算結(jié)果、典型截面設(shè)計(jì)驗(yàn)算結(jié)果表明：部分工況下實(shí)腹段跨中截面、拱腿根部截面、內(nèi)弦桿跨中截面承能力不滿足規(guī)范要求。

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，舊橋承載能力不能滿足新規(guī)范中公路-I級(jí)荷載要求，結(jié)構(gòu)性病害數(shù)量較多，已處于較為危險(xiǎn)狀態(tài)。

2 橋梁改造方案

2.1 舊橋加固處理

本方案擬對(duì)老橋進(jìn)行加固處理，見圖1。處理方法：（1）結(jié)構(gòu)混凝土裂縫、破損及鋼筋銹蝕處理。開裂部位采用封閉灌漿修復(fù)，對(duì)于裂縫寬度≥0.15 mm采用裂縫灌注膠進(jìn)行灌縫處理，裂縫寬度＜0.15 mm采用透明裂縫封閉膠進(jìn)行封縫處理[2]；破損部位如疏松、剝落、蜂窩麻面等采用環(huán)氧樹脂砂漿進(jìn)行修復(fù)；銹蝕或外露鋼筋進(jìn)行除銹和阻銹處理。（2）主要結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件加固處理。①拆除老橋上部微彎板及橋面系。②增大主拱腿截面：對(duì)主拱腿自拱腳向上8 m段進(jìn)行鑿毛并植入鋼筋，然后布設(shè)縱向主筋和箍筋，最后澆筑混凝土。③斜撐四周及各拱片（除已進(jìn)行截面增大的拱腿部分）下緣表面粘貼鋼板。④增設(shè)橫系梁并增大原有橫系梁截面。⑤在拱片之間搭設(shè)工字鋼，工字鋼上表面焊接栓釘，搭設(shè)模板，現(xiàn)澆橋面板，施工橋面鋪裝。加固完成后，對(duì)各結(jié)構(gòu)需進(jìn)行防腐處理。

圖1 加固處理方案

2.2 預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁

擬拆除老橋拱片及橋面系，局部改造舊橋橋臺(tái)，新建15.3 m+23 m+15.3 m現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁；上部結(jié)構(gòu)主梁采用單箱雙室等截面箱梁，梁高1.6 m；下部結(jié)構(gòu)橋墩采用柱式墩，基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，由于主梁高度較舊橋增加，需鑿除舊橋橋臺(tái)臺(tái)帽及部分前墻混凝土，然后重新現(xiàn)澆臺(tái)帽。施工為支架現(xiàn)澆方案，見圖2。

圖2 現(xiàn)澆箱梁橋型布置（cm）

2.3 新建鋼管混凝土拱橋方案

擬拆除舊橋上部拱片及橋面系，利用舊橋橋臺(tái)，新建1～50 m鋼管混凝土拱橋，主拱采用三片啞鈴型鋼管混凝土拱結(jié)構(gòu)，凈矢跨比為1/10，拱圈線型為2次拋物線，拱圈高度1.3 m，拱腹采用立柱接梁式拱上建筑，拱上主梁采用簡支實(shí)心板，施工采用少支架方案。

圖3 新建橋型布置（cm）

2.4 預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制箱梁方案

擬拆除舊橋拱片及橋面系，局部改造舊橋橋臺(tái)，新建2×27 m預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，上部結(jié)構(gòu)主梁采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土（后張）箱梁，梁高1.6 m，簡支結(jié)構(gòu)，墩中心處橋面連續(xù)；下部結(jié)構(gòu)橋墩采用蓋梁柱式墩，基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，優(yōu)化橋梁所處段豎向線形，需鑿除舊橋橋臺(tái)臺(tái)帽及部分前墻混凝土，然后重新現(xiàn)澆臺(tái)帽。

圖4 預(yù)制箱梁橋型布置（cm）

2.5 新建3x20 m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁

擬拆除舊橋，新建3×20 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，上部結(jié)構(gòu)采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁，梁高1.2 m；下部結(jié)構(gòu)橋墩采用柱式墩，基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，采用無支架吊裝施工。

圖5 裝配式橋型布置（cm）

3 改造方案比選

5種舊橋改造方案各有所長。經(jīng)過論證分析最終選擇方案四為推薦方案。改造方案的優(yōu)、缺點(diǎn)比較見表1。

表1 方案對(duì)比

4 結(jié)語

從目前工程實(shí)踐看，早期應(yīng)用較廣的剛架拱橋具有構(gòu)件少、自重小、施工簡便、造價(jià)低、結(jié)構(gòu)線條簡單、外形美觀大方等特點(diǎn)[4]，符合當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)社會(huì)需求。為適應(yīng)現(xiàn)階段重載交通量的需求，經(jīng)方案論證比選，該舊橋采用拆除舊橋上部結(jié)構(gòu)、原有重力式橋臺(tái)局部改造、增設(shè)樁基礎(chǔ)、柱式中墩、新建2～27 m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的方案。