改擴建橋梁方案設計

閆嗣倫

摘 要：橋梁改擴建，本文通過三種方案進行技術分析、綜合比較后得出最佳橋梁改造方案。

關鍵詞：T梁;空心板;優(yōu)點;缺點;比較

一.概述

原橋全長43米，角度為90°，橋梁全寬為凈7.5米+2×0.5米防撞墻，上部結構為3×13米裝配式鋼筋混凝土空心板，下部結構為柱式墩、柱式臺，鉆孔樁基礎;原路為三級公路，原橋結構設計安全等級為二級，汽車荷載等級為公路—Ⅱ級，設計洪水頻率為1/50。

原橋于2018年進行橋梁檢測，檢測結果為所有空心板底均有橫向裂縫，鉸縫也均有開裂狀況，橋面鋪裝墩臺頂處均有橫向裂縫，伸縮縫混凝土剝落;墩臺蓋梁均有水刷麻面病害。橋梁技術評定等級為二類。

二.設計基本資料

1.設計標準

荷載等級：公路—I級

環(huán)境類別：Ⅱ類

設計安全等級：一級

設計基準期： 100年

設計洪水頻率：中橋：1/100

設計使用年限：50年

地震動峰值加速度：0.1g

橋梁全寬：13米=凈12.0米+2×0.5米防撞墻;

護欄防撞等級：A級

2.設計依據(jù)

1） 交通部交公路發(fā)[2007]358號《公路工程基本建設項目設計文件編制辦法》

2）《公路工程技術標準》JTG B01-2014

3）《公路路線設計規(guī)范》JTG D20-2017

4）《公路橋涵設計通用規(guī)范》JTG D60-2015

5）《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》JTG 3362-2018

6）《公路圬工橋涵設計規(guī)范》JTG D61-2005

7）《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》JTG 3363-2019

8）《公路工程抗震規(guī)范》JTG B02-2013

9）《公路橋梁抗震設計規(guī)范》JTG/T2231-01-2020

10）《公路工程水文勘測設計規(guī)范》JTGC30-2015

11）《公路交通安全設施設計規(guī)范》JTG D81-2017

12）《公路交通安全設施設計細則》JTG/T D81-2017

三.原橋承載能力驗算

1.計算方法

空心板及墩蓋梁采用同濟大學“橋梁博士V3.6.0”計算程序計算部分單項作用效應，按照《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG 3362—2018）、《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60—2015）及《公路工程技術標準》（JTG B01-2014）的相關規(guī)定進行組合，并使計算結果滿足相應條款的要求。

2.驗算結果

經(jīng)計算，原路公路技術等級為三級公路，設計汽車荷載等級為公路—Ⅱ級，原橋上部普通鋼筋混凝土空心板結構滿足原路設計荷載標準要求，但現(xiàn)公路技術等級提級為二級公路，設計汽車荷載等級提高為公路—I級，原空心板結構不能滿足現(xiàn)行設計荷載標準要求;原橋下部蓋梁結構滿足原路設計荷載標準要求，但不能滿足現(xiàn)行設計荷載標準要求;原路設計洪水頻率為1/50，現(xiàn)提升為1/100，經(jīng)計算橋下局部沖刷以及一般沖刷加大，下部樁基礎樁長可以滿足原橋基礎承載力以及沖刷要求，但無法滿足加寬后現(xiàn)橋梁基礎承載力以及沖刷要求。

四.設計方案比較

1.推薦方案

采用拆除原橋，新建先簡支后橋面連續(xù)預應力混凝土T梁：

根據(jù)相關文件要求，路線為省級公路，綜合考慮安全、耐久、適用、環(huán)保、經(jīng)濟、美觀等因素，選擇裝配式預應力混凝土T梁結構形式，具有外觀簡潔、美觀，線形流暢，抗彎抗扭剛度大，整體受力性能好，結構耐久性好，后期維修養(yǎng)護費用小，施工經(jīng)驗成熟等特點

橋梁跨徑布置為3×13m，橋梁全長45m，橋梁全寬為凈12.0+2×0.5m，上部采用先簡支后橋面連續(xù)T梁結構，下部為柱式墩、0#臺為柱式臺、3#臺為肋板臺、樁基礎。

優(yōu)點：結構安全更加穩(wěn)定，結構耐久性更好，后期維修養(yǎng)護費用及難度相對較小。

缺點：拆除新建，工程造價略高。

2.比較方案一

采用上部空心板結構加固利用方式，下部結構蓋梁加固、加寬新建。

跨徑布置為3×13m，角度90°，橋梁全長45m，橋梁全寬為凈12.0+2×0.5m，原橋上部空心板中板采用粘貼碳纖維板方式加固，邊板以及其余中板采用新建裝配式先張法預應力混凝土空心板。

下部結構選擇加固加寬新建方式，原橋蓋梁采用增大正截面的方式加固，以滿足現(xiàn)橋梁承載力要求。墩柱以及樁基礎采用加寬新建方式，考慮沖刷深度加大，橋下設置漿砌片石鋪砌，橋梁上游10米和下游20米處分別設置一道攔水墻以減小沖刷對基礎的沖刷影響，新建樁基礎設計加長。

優(yōu)點：節(jié)省部分材料以及成本，充分利用原橋結構。

缺點：加固設計新舊結構連接處容易出現(xiàn)裂縫，增加后期養(yǎng)護成本以及難度;橋下鋪砌以及攔水墻河水沖刷過程中容易開裂脫落，后期需要持續(xù)維修及養(yǎng)護，增加后期養(yǎng)護成本及難度;空心板以及鉸縫位置容易產(chǎn)生嚴重病害，增加后期養(yǎng)護成本以及難度。

3.比較方案二

采用上部結構拆除新建，下部結構蓋梁加固利用、加寬新建。

跨徑布置為3×13m，橋梁全長45m，橋梁全寬為凈12.0+2×0.5m，上部采用先簡支后橋面連續(xù)T梁結構。

下部結構選擇加固加寬新建方式，原橋蓋梁采用增大正截面的方式加固，以滿足現(xiàn)橋梁承載力要求。墩柱以及樁基礎采用加寬新建方式，考慮沖刷深度加大，橋下設置漿砌片石鋪砌，橋梁上游10米和下游20米處分別設置一道攔水墻以減小沖刷對基礎的沖刷影響，新建樁基礎設計加長。

優(yōu)點：節(jié)省部分材料以及成本

缺點：加固設計新舊結構連接處容易出現(xiàn)裂縫，增加后期養(yǎng)護成本以及難度;橋下鋪砌以及攔水墻河水沖刷過程中容易開裂脫落，后期需要持續(xù)維修及養(yǎng)護。上部T梁結構梁高提高，本橋控制高抬高。

4.綜合比較表

三種方案綜合比較

五.結論

預應力T梁為常規(guī)橋型，施工工藝成熟、安全、周期短;橫向穩(wěn)定性較好、梁高較高、結構剛度較大，運營過程中的撓度較小，行駛舒適性較高;結構斷面為開放式斷面，施工過程中沒有芯模，施工簡單質量容易控制，后期養(yǎng)護維修也較為方便。

考慮設計洪水頻率提高，橋下局部沖刷以及一般沖刷加大，對橋梁樁基礎影響加大，橋下鋪砌方案不利于長期使用，無法從根本上解決沖刷問題。加固部分施工需有資質單位專業(yè)人員進行施工，施工困難度提升。

綜上所述，本橋采用拆除新建方式，上部結構采用裝配式預應力混凝土T梁，下部柱式墩臺、樁基礎。

參考文獻：

[1] JTG 3362-2018.公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范.

[2] JTG B01-2014.公路工程技術標準.

[3] JTG D60-2015.公路橋涵設計通用規(guī)范.