大橋改建項目設計與施工

劉文軍

摘? 要：原某大橋上部結(jié)構(gòu)采用預制T梁橋，文章重點介紹該橋的總體設計、結(jié)構(gòu)設計、舊橋加固及施工技術(shù)難點等，為同類橋梁的設計與施工提供參考。

關(guān)鍵詞：大橋;改擴建橋梁;拓寬改造

1工程概況

某大橋投入使用已近30年，2013年及2016年對改大橋所做的三份檢測報告顯示，該橋出現(xiàn)橋面破爛、主梁砼破損及露筋、橋墩裂縫、橋臺脫空、鋼筋裸露銹蝕等多種病害，剛度及承載力有所退化，屬于4類橋，嚴重影響橋梁的安全性及耐久性，現(xiàn)已采取限載限行措施。這不僅制約了公路功能的發(fā)揮，也對當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展、路域環(huán)境及群眾正常出行產(chǎn)生較大影響，因此需要拆除舊橋，在原橋位建造新橋。橋梁起迄里程為K0+415.460～K1+204.540，全長9×25+（55+2×87+55）+11×25=784m（不包括耳背墻）。大橋上部構(gòu)造采用預應力混凝土小箱梁+預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，下部構(gòu)造：引橋及過渡墩采用柱式墩、樁基礎，主墩采用雙薄壁墩、承臺樁基礎，橋臺及基礎采用柱式臺、樁基礎。

2總體設計

因為在本工程方面，存在著非常高的景觀要求，那么怎樣實現(xiàn)新舊橋的有效結(jié)合，并且在完成了拓寬后，在某大橋上并不會存在過于明顯的拓寬痕跡，如同新建設的大橋，這是整個項目的難點所在。因為新舊橋存在著結(jié)構(gòu)方面的不同，同時舊橋沉降完成，為防止出現(xiàn)差異沉降的情況，由此在新舊橋間，構(gòu)建了對應的型鋼沉降縫。在進行了反復比選論證之后，在新舊橋各布置4個車道，由此使得斷縫恰與雙黃線位置達成重合態(tài)勢，如此能夠使得設計受力更加合理，并能夠更好地達成掩蓋新舊橋間空隙的效果。同時，裝飾柱能夠成為觀景平臺，這樣便可以更利于游人駐足觀賞，還可以很好地實現(xiàn)紓解過橋人流的，這對于行人安全是非常重要的，并且，由于觀景臺為橋梁裝飾重要的組成之一，能夠?qū)α⒚嫜b飾效果進行補充[2]。

3結(jié)構(gòu)設計

3.1上部結(jié)構(gòu)

跨徑布置（55+2×87+55）m 的連續(xù)連續(xù)梁橋，箱梁腹板豎直，頂板橫坡與橋面鋪裝一致，通過繞橋梁設計線旋轉(zhuǎn)得到橫坡。箱梁寬：頂板14～15m，底板7m。梁高：根部5.3m，高跨比1/16.4;跨中2.3m，高跨比為1/37.8。梁高變化曲線：2次拋物線。箱內(nèi)頂板厚度：30cm。腹板厚度：根部110cm，變化段80cm～65cm。底板厚度：根部100cm，變化段100cm～30cm，變化規(guī)律同梁高變化曲線。

3.2設計計算

3.2.1計算模型

采用 Midas Civil 2019 空間桿系有限元程序，對各施工階段、使用階段進行結(jié)構(gòu)分析。總體計算模型見下圖。

3.2.2計算荷載及荷載組合

（1）恒載：一期恒載包括主梁、橫梁等自重。主梁自重按實際斷面計，容重26kN/m3，橫隔板按集中荷載考慮。二期恒載包括防撞護欄、人行道板、人行道欄桿、橋面鋪裝等，按110～115kN/m計。

（2）活載：汽車荷載：公路I級，考慮按2車道加載，程序自動考慮橫向折減系數(shù)，偏載系數(shù)1.15，沖擊系數(shù)1.05。

人群荷載：按照2.815kPa標準值考慮，兩側(cè)寬度各為2m。

（3）離心力：按照規(guī)范計算離心力系數(shù)C=0.006063，離心力按照3.3kN/m考慮。

（4）制動力：制動力標準按照規(guī)范規(guī)定的車道荷載標準值在加載長度上計算的總重力的10%考慮，采用1.177kN/m均布力施加于主梁上。

（5）溫度：混凝土主梁體系升溫14℃，體系降溫-20℃。溫度梯度參考《公路橋涵設計通用規(guī)范》取值。

（6）基礎變位（不均勻沉降）：橋墩沉降20mm。

（7）收縮徐變影響力：相對濕度取平均相對濕度0.8。

（8）風荷載：活載橋面處風速25m/s，橋址處基本風速37.1m/s。

（9）地震力：場地取為Ⅳ級別，以E1用于復核結(jié)構(gòu)強度，E2用于復核結(jié)構(gòu)位移。

3.3計算結(jié)果

在承載能力方面，主要關(guān)注其極限狀態(tài)驗算工作：依據(jù)相應的規(guī)范展開對應的驗算工作，能夠發(fā)現(xiàn)，即使在結(jié)構(gòu)處于最不利荷載的情況下，而在抗剪承載能力等方面依舊可以符合具體的規(guī)格。

而在正常使用極限狀態(tài)驗算方面：首先為抗裂驗算。結(jié)合相應的要求，結(jié)構(gòu)如若為持久狀況下，那么在展開全預應力構(gòu)件等方面的驗算作業(yè)時，必須要保證不會存在拉應力。其次，在斜截面主拉應力方面的驗算上。結(jié)合規(guī)范要求，特別在全預應力混凝土構(gòu)件方面，如若處于短期效應組合的狀況下，那么對應的現(xiàn)澆構(gòu)件主拉應力的具體數(shù)值則是要處于合理的區(qū)間，對于C55混凝土為1.096MPa。

4舊橋加固設計

4.1舊橋現(xiàn)狀

大橋設計荷載：公路—I級，人群荷載2.815kN/m2，在大橋的兩端部位，均構(gòu)建了20t限載標志牌。以大橋的上部結(jié)構(gòu)來看，全部是混凝土T梁，與之對應的梁高數(shù)值是2.4m。在大橋?qū)挾确矫鎸臄?shù)值是20.8m，而在完成了相應的改建工作后，對應的舊橋?qū)挾葎t是20m。在大橋完成了相應的拓寬作業(yè)后，舊橋在受力方面存在著一定的變化，且無法符合先前的荷載等級規(guī)范。借助檢測能夠的處，在大橋技術(shù)情況方面整體是B級（良好狀態(tài)），可以加好的符合當前的交通功能規(guī)范，所以借助專家評審會的分析，建議改造加固后的橋梁維持原有荷載設計標準，不宜提高設計荷載等級[3]。

4.2加固措施

4.2.1主體結(jié)構(gòu)

通過采用Midas/Civil計算軟件，仿照實際狀況進行建模計算，而在進行了拓寬改造后，先前的T梁承載能力無法符合對應的要求。因為預應力加固技術(shù)有著自身的優(yōu)勢，可以強化結(jié)構(gòu)承載力，并可以促使結(jié)構(gòu)剛度得以強化，由此促使結(jié)構(gòu)彈性恢復能力得以增加，并且存在其他優(yōu)點，所以在本工程里，主要借助體外預應力技術(shù)展開相應的加固作業(yè)，而且對一些病害展開了第一時間的維修，最終保障了結(jié)構(gòu)的安全。

4.2.2橋面

以改造后的新舊橋來看，必須于縱向接縫部位構(gòu)建對應的縱向伸縮縫，并應該關(guān)注舊橋翼板底面部位，且要構(gòu)建不銹鋼板滴水槽。還應該要在橋梁的西側(cè)，建設人行道，且要重新設置花崗巖欄桿，并且應該對人行道磚面展開重新的鋪砌作業(yè)。

4.2.3耐久性

在進行相應的修補作業(yè)時，要將側(cè)重點放在全橋兩側(cè)邊梁方面，還有就是中梁間翼緣等部位，在刷洗干凈后，應該涂刷兩遍水泥基滲透結(jié)晶型漿料，這樣可以很好地展開耐久性防護[4]。

5施工技術(shù)難點

（1）借助預應力鋼套箱技術(shù)，由此使得水中封底成功，且可以確保橋梁下部結(jié)構(gòu)施工的有效推行。（2）由于被工程整體施工方面的因素所作用，這就使得本工程必須要面對冬季施工，借助提高混凝土標號，由此使得混凝土配合比可以達成有效的調(diào)整，并且能夠借助加入防凍劑等措施，實現(xiàn)對冬季施工質(zhì)量的保障。在冬季施工期間，相應的工作得到了有效的推行，完成了主橋下部結(jié)構(gòu)的90%的工程量，累計澆筑17000m3，完成了冬季作業(yè)后，對所進行的工程進行檢測，整體的合格率為100%。（3）為能夠更好地展開加固工作，相應的技術(shù)人員進行了積極的創(chuàng)新活動，且由此設計了能夠懸吊在T梁下方的作業(yè)平臺。借助懸吊平臺，則是可以進行支座更換等。（4）借助同步頂升的措施，由此使得舊橋支座有效推行。（5）因為在植筋施工方面，對應的時間通常是3、4月份，整體的氣溫相對較低，處于-5-15度這個區(qū)間。但是在常規(guī)植筋施工方面，對應的氣溫必須要高于15度方可以展開施工作業(yè)，為了能夠處理這一問題，應該對非常規(guī)氣溫條件的植筋技術(shù)展開有效的分析。借助植筋膠的試驗，能夠?qū)ο鄳囊?guī)范要求有著較好的明確。舉例來講，在鋼筋埋設深度方面，應該不能小于15d、而在孔徑方面，則是要比鋼筋直徑大，對應的數(shù)值是4-6mm;展開成孔工作的經(jīng)過里，把鋼筋植入到孔里，且應該在常溫下展開相應的養(yǎng)護。

結(jié)束語

由于我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，由此使得交通基礎建設隨之增加，這種情況下必然會存在更多的橋梁改造工程。本文對某大橋改建工程展開相應的分析，詳細地闡述了舊橋拓寬改造方面的經(jīng)驗，存在著一定的現(xiàn)實意義，期望能夠帶來相應的借鑒，最終助力行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻

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