鋼結(jié)構(gòu)橋梁在危橋搶修項(xiàng)目中的應(yīng)用

李丹

（甘肅博睿交通重型裝備制造有限公司，蘭州730000）

1 危橋搶修研究背景

因20世紀(jì)期間橋梁設(shè)計(jì)荷載要求偏低和規(guī)劃施工不合理等內(nèi)因以及在使用過程中自然界的侵蝕和超載等外因，我國當(dāng)時(shí)修建的部分橋梁正慢慢變成危橋。2010年，我國的危橋的數(shù)量級(jí)達(dá)到93 500 座。危橋改造已成為橋梁工程領(lǐng)域一個(gè)重要的研究方向，開展鋼結(jié)構(gòu)橋梁在危橋搶修項(xiàng)目中的應(yīng)用及技術(shù)方面的研究具有非常現(xiàn)實(shí)的工程應(yīng)用價(jià)值。

2 項(xiàng)目概況

G22 青蘭高速巉柳五十五橋上部結(jié)構(gòu)為1-40 m 鋼筋混凝土剛架拱，由4 片拱架組成，中心間距為3.2 m，矢高5 m，矢跨比為1/8，下部結(jié)構(gòu)為U 形臺(tái)，樁基礎(chǔ)。橋?qū)挷贾脼?.5 m（防撞墻）+9.15 m+0.5 m（防撞墻），原橋面設(shè)計(jì)為5 cm 瀝青鋪裝層，設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為汽-15、掛-80，該橋于2001年建成通車。由于橋位附近設(shè)有物流園及多家工廠，受重載運(yùn)輸車輛影響[1]，橋梁病害發(fā)展迅速，橋梁運(yùn)營存在安全隱患，2013年曾對(duì)拱片進(jìn)行了粘貼鋼板加固，橋面鋪裝更換為鋼筋混凝土。

橋址現(xiàn)狀，根據(jù)甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院股份有限公司《G22 青蘭高速K1855+210 壕柳五十五橋檢測報(bào)告》（BG-2020-QLJ-0916），巉柳五十五橋關(guān)鍵受力部位存在較多裂縫，最大裂縫寬度為1.28 cm。拱圈實(shí)測線形與設(shè)計(jì)線形最大偏差為7.7 cm。本橋理論計(jì)算第1 階自振頻率為4.49 Hz，實(shí)測第1 階自振頻率為4.22 Hz，剛度略有降低。根據(jù)檢測報(bào)告，巉柳五十五橋技術(shù)狀況評(píng)定為4 類，橋梁已經(jīng)不能滿足設(shè)計(jì)荷載等級(jí)要求，建議拆除重建。

3 方案比選

新建橋梁方案考慮到跨越壕柳高速公路，為降低對(duì)橋下通行車輛的干擾，同時(shí)針對(duì)巉柳五十五橋交通量大，重型車輛多，擬采取3 種方案進(jìn)行對(duì)比。

3.1 方案一

該方案采用簡支結(jié)構(gòu)，橋面連續(xù)的構(gòu)造，主梁梁高1.5 m，下部結(jié)構(gòu)采用橋臺(tái)、鋼管拱混凝土橋墩，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。除拆除舊橋上部結(jié)構(gòu)外，僅鑿除部分橋臺(tái)臺(tái)帽混凝土；由于一跨鋼梁僅66 t，可利用4 臺(tái)吊機(jī)同時(shí)起吊，施工便利；橋面采用現(xiàn)澆壓型鋼板組合橋面板，實(shí)現(xiàn)了無支架快速澆筑，施工工期較短。

3.2 方案二

該方案采用一跨簡支結(jié)構(gòu)，主梁梁高2.5 m，下部結(jié)構(gòu)采用凳式橋臺(tái)，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。除拆除舊橋上部結(jié)構(gòu)外，還需鑿除原橋臺(tái)臺(tái)身側(cè)墻等部分，拆除工作量大；一跨波形腹板鋼梁，自重較大，吊機(jī)無法一次性安裝，需要搭設(shè)臨時(shí)支架進(jìn)行拼裝，橋面采用現(xiàn)澆混凝土橋面板，該方案施工工藝較為復(fù)雜，工期較短。

3.3 方案三

該方案采用一跨簡支結(jié)構(gòu)，主梁梁高2.3 m，橫向布置3 個(gè)小箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用凳式橋臺(tái)，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。除拆除舊橋上部結(jié)構(gòu)外，還需鑿除原橋臺(tái)臺(tái)身側(cè)墻等部分，拆除工作量大；一孔小箱梁，自重較大，采用架橋機(jī)吊裝，租賃成本較大；采用吊機(jī)無法一次性安裝，需要搭設(shè)臨時(shí)支架作為支撐。小箱梁預(yù)制加工需要制梁場地，混凝土施工周期長，對(duì)周邊環(huán)境影響較大。3 個(gè)方案主要影響因素對(duì)比如表1所示。

表1 方案比較表

方案橋位處設(shè)有物流園及多家工廠，為縮短工期，盡快通車，同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)性等因素，采用方案一工字鋼-鋼混組合梁。

4 主要材料及性能指標(biāo)

4.1 主要材料

主要材料有：

1）鋼主梁頂、底板、腹板：Q420ME 鋼材；

2）鋼橫梁頂、底板、腹板：Q420ME 鋼材；

3）其他構(gòu)造型鋼材：Q235C 鋼材；

4）混凝土橋面板：C40 微膨脹混凝土；

5）端橫梁填充混凝土：C40 微膨脹混凝土；

6）伸縮縫預(yù)留槽及橋面連續(xù)預(yù)留槽填充：超高性能接縫混凝土。

4.2 鋼材

鋼材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)須符合GB/T 1591—2018《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》、GB/T 700—2006《碳素結(jié)構(gòu)鋼》的規(guī)定，Z向性能鋼材，板厚方向斷面收縮率不小于按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5313—2010《厚度方向性能鋼板》規(guī)定的允許值。

選定鋼材時(shí)其規(guī)格、性能、品種等均應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)鋼材標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)文件的規(guī)定，常用鋼材產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)按GB 50755—2012《鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》執(zhí)行。

鋼材訂貨合同應(yīng)對(duì)材料牌號(hào)、規(guī)格尺寸、性能指標(biāo)、檢驗(yàn)要求、尺寸偏差等有明確的約定。定尺鋼材應(yīng)留有復(fù)驗(yàn)取樣的余量；鋼材的交貨狀態(tài)，應(yīng)按照設(shè)計(jì)文件對(duì)鋼材的性能要求與供貨廠家商定[2]。

根據(jù)GB/T 709—2019《熱軋鋼板和鋼帶的尺寸、外形、重量及允許偏差》，鋼材采用B 類允許偏差。

5 總體要求

1）橋梁結(jié)構(gòu)施工除按圖紙要求及本設(shè)計(jì)說明之外，其余均參照J(rèn)TG/T F50—2011《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》或相同水準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定施工。

2）施工單位在開工前應(yīng)做好施工組織設(shè)計(jì)，采用適宜的保通措施盡量減少施工對(duì)交通的影響。施工組織設(shè)計(jì)應(yīng)經(jīng)主管部門批準(zhǔn)后按審批程序施工[3]。

3）施工前，承包商應(yīng)仔細(xì)審查施工設(shè)計(jì)圖，現(xiàn)場交底核對(duì)。特別在基礎(chǔ)放樣時(shí)，須保證定位的準(zhǔn)確性以及與上部結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)性。如發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)與設(shè)計(jì)代表溝通解決，整改方案必須由設(shè)計(jì)方確認(rèn)后施工。

4）施工放樣以坐標(biāo)控制、尺寸定位校核，確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行樁基鉆孔施工。

5）施工時(shí)應(yīng)注意護(hù)欄、伸縮裝置、縱向排水管固定件、支座等附屬設(shè)施預(yù)埋件的施工，并確保位置準(zhǔn)確。除本設(shè)計(jì)給出的預(yù)留預(yù)埋外，其他部分的預(yù)留預(yù)埋參考有關(guān)設(shè)計(jì)文件。

6 施工流程

施工流程如下：

1）施工準(zhǔn)備工作；

2）改移敷設(shè)于舊橋的相關(guān)管線；

3）拆除舊橋；

4）鑿除部分橋臺(tái)臺(tái)帽，樁基、支墩、鋼管柱施工，鋼管柱柱頂預(yù)埋段通過內(nèi)接法蘭盤相連，通過圍焊成形，從墩底壓注混凝土成型；

5）鋼梁在制造、預(yù)拼檢驗(yàn)合格后，從工廠整段運(yùn)抵橋位或工地鋼梁存放場；

6）在橋位或工地現(xiàn)場組拼主梁、橫梁及方鋼等，形成整跨鋼梁框架；鋪設(shè)上部閉口型壓型鋼板；鋼梁兩側(cè)及下方設(shè)置防護(hù)網(wǎng)和帆布進(jìn)行封閉防護(hù)；

7）設(shè)置聯(lián)端和墩頂永久支座，整跨鋼梁吊裝就位，吊裝時(shí)，每片主梁端部設(shè)置一個(gè)吊點(diǎn)，利用4 臺(tái)吊機(jī)同時(shí)起吊，單跨鋼梁吊裝質(zhì)量為66 t；

8）綁扎橋面板鋼筋；

9）端橫梁內(nèi)部澆筑細(xì)石子微膨脹混凝土，需加壓灌注以保證混凝土灌注密實(shí)；

10）端橫梁混凝土強(qiáng)度和彈性模量達(dá)到28 d 相應(yīng)值的90%以上，橋面澆筑微膨脹混凝土；

11）橋面板混凝土強(qiáng)度和彈性模量達(dá)到28 d 相應(yīng)值的70%以上時(shí)，安裝防撞護(hù)欄；

12）完成橋面鋪裝及其他附屬工程。

7 結(jié)語

本文結(jié)合G22 青蘭高速巉柳五十五橋應(yīng)急搶修工程的實(shí)際案例，分別從方案比選、主要材料、鋼梁制作、施工步驟等方面詳細(xì)闡述了工字鋼-鋼混組合梁在危橋搶修中的應(yīng)用。在道路交通運(yùn)輸體系中具有重要的作用和地位。我國20世紀(jì)修建的部分橋梁正慢慢變成危橋，橋梁加固和搶修已成為土木工程領(lǐng)域一個(gè)重要的研究方向。