危桥改建工程建设方案研究.pdf

年 第 期(总第 期)黑龙江交通科技 .(.)危桥改建工程建设方案研究欧阳国荣(腾冲市地方公路管理段云南 保山)摘 要:目前许多原有桥梁因到达使用寿命桥梁结构稳定性不足影响车辆的安全通行 针对这一问题以白沙河桥梁改建工程为例具体阐述了危桥改建的方案选择及施工要点 首先分析了老桥的现状并对其技术状况进行了评价得出该桥结构技术状况综合评分 为.桥梁技术状况等级位五类然后对比分析了两种不同的改建方案综合考虑后确定桥梁结构采用 后张法预应力混凝土空心板最后对其施工技术要点进行了分析 研究结果表明:根据工程所在地的实际情况因地制宜能够得出科学合理的改建方案可以保障桥梁的正常安全运营 为类似工程提供了参考和借鉴关键词:危桥改建设计方案预应力空心板后张法中图分类号:文献标识码:文章编号:()收稿日期:作者简介:欧阳国荣()男云南腾冲人本科工程师主要从事农村公路养护管理工作 工程概况白沙河桥梁全长.跨径组成为 桥面全宽 行车道宽度为 该桥斜交角为与路线夹角为 桥梁形式为双曲拱桥在主拱圈拱肋与拱波结合位置出现纵向裂缝钢筋露出严重纵向拱肋箍筋部分因锈蚀发生断开情况纵向拱肋与横向联系出现明显的孔洞现象拱肋及拱背出现径向开裂在河床位置堆积大量淤泥纵横向多条裂缝发生在桥面位置 因此项目新建一座全长.跨径为 的预应力空心板桥桥面全宽.净宽.桥位斜交角为 桥梁设计荷载等级取公路 级 桥梁上部结构采用 预应力空心板下部结构则采用桩基础形式 老桥现状及技术状况评价.老桥现状白沙河桥现状老桥部分钢筋出现严重的锈蚀变质情况混凝土强度严重降低 且该段道路车辆超载情况严重桥梁长期处于超负荷运营状态桥梁相关构件的破损情况被进一步加剧 桥梁的主要承重构件损坏情况极为严重同时路面暴露出大量的上下贯通的纵横向裂缝其中大部分裂缝均为无灰尘氧化及青苔的新鲜裂缝并且裂缝呈现出极为显著的发展态势桥梁垮塌的风险随时可能出现必须及时实施交通封闭管理严禁车辆上桥通过观察现场混凝土结构掉落后的界面现状发现该结构设计钢筋较细且植筋数量较少同时有较小的矢跨比在少筋的情况下如果超过结构承载能力极限极有可能出现瞬间的结构破坏存在十分巨大的风险 对桥梁的总体技术状况等级进行评价属于五类桥等级根据养护技术要求必须拆除老桥并新建桥梁.技术状况评定在主拱圈拱肋与拱波结合位置有纵向裂缝出现钢筋也出现严重的露出受锈蚀影响纵向拱肋箍筋出现部分断开情况在纵向拱肋与横向联系处产生明显的孔洞问题桥梁拱肋和拱背产生径向的开裂问题河床大量堆积有淤泥在桥面位置有较多的纵向和横向的裂缝产生 综合来看上述老桥现状缺陷使得桥梁功能的正常使用受到严重影响从该桥全面检测的结果来看依据公路桥涵养护规范()的要求评定该桥梁的总体技术状况等级确定全桥结构技术状况综合评分.等级应属于五类桥根据桥梁养护技术要求需拆除并重建桥梁并及时封闭桥梁禁止车辆通行 表 为桥梁各构件的评定分值根据表 结果可得该老桥上部结构评级属于 类桥梁下部结构评级属于 类老桥桥面系评级属于 类桥梁总体评级属于 类表 桥梁技术状况评定表部位类别 评价部件各部件评分各部位评分权重重新分配后权重评分权重评分综合评分桥梁技术状况等级主拱圈.上部结构拱上结构.桥面板.翼墙、耳墙.锥坡、护坡.桥墩.下部结构桥台.墩台基础.类河床.调治构造物.桥面铺装.第 期欧阳国荣:危桥改建工程建设方案研究总第 期表(续)部位类别 评价部件各部件评分各部位评分权重重新分配后权重评分权重评分综合评分桥梁技术状况等级伸缩缝装置.桥面系人行道.栏杆、护栏.排水系统.照明、标志.改建方案比选依据现场踏勘情况和桥梁检测评定结果原老桥上部结构技术状况评级属于 类桥梁下部结构属于 类老桥桥面系属于 类桥梁总体技术状况评级属于 类老桥存在大量的整体结构病害并且桥梁原设计荷载仅满足汽 拖 标准桥梁主拱圈拱肋与拱波结合位置出现纵向裂缝是桥台的主要病害 基于以上问题针对老桥改建提出两项改建方案如下:方案:在原桥位的基础上评估并确定桥型的选择采用后张法预应力混凝土空心板作为桥梁上部结构 桥梁跨径为 设计长度为.桥面宽.其中行车道宽为.斜交角为 采用公路 级作为桥梁设计荷载等级采用桩基础作为下部结构形式在与未来交通量增长需求相适应的同时还确保了行人和车辆的通行顺畅及安全并且后张法预应力混凝土空心板具有构造简单、工艺成熟的特点大部分施工单位均有相应的操作经验其施工通过工厂化预制再现场装配具有简单方便快捷的优点有利于在降低成本的同时控制质量 此外后张法预应力混凝土空心板体积小、重量轻且吊装方便且较低的建筑高度也使得其能避免填土高度影响制造和架设方便能使劳动强度得到有效降低使施工进度能加速推进并使施工质量及安全得以保障方案:对老桥进行部分拆除并对部分结构进行重建改造部分采用跨径为 的钢筋混凝土 型梁台帽采用 钢筋混凝土结构 梁通过四氟滑板橡胶支座 支座垫石的方式与台帽之间进行连接并采用四氟滑板支座()桥面铺装重新采用沥青混凝土()水泥混凝土()结构并对原桥面加宽部分的铺装进行保留在对原加宽部分横向伸缩缝进行保留的基础上新设桥梁横向伸缩缝()对原桥纵向缝进行拆除并重新做成 纵向缝对桥头搭板进行重新制作并设置.的搭板长度在改造部分新设防撞墙并采用 级的防撞墙安全等级 桥梁改造部分的设计荷载采用公路 级的车辆荷载等级并通过验算验证得到桥台扩大基础地基承载力能够符合该荷载标准对比分析上述两个方案可得()在整体性方面 梁不如空心板有优势()由于上部桥面标高受限考虑建筑高度为.采用 梁的方案 需对部分桥台前墙进行拆除此外在施工难度上 梁大于空心板因此方案 相比方案 在施工难易程度上要更有优势()考虑建安费方面方案 相比方案 要略高一些然而在结构整体性和一致性方面方案 都远不如方案 并且在施工难度方面方案 相比方案 要更易于施工因此在造价相近的条件下桥梁改造的推荐方案优先选择方案 改建方案设计要点该桥梁设计项目为老桥拆除重修桥梁平面线位为直线段中心桩号为 桥两岸道路为不同高程桥梁纵坡设计为.与原道路形成顺接该桥为简支梁结构设计采用部分预应力混凝土 类构件 桥面 混凝土整体化现浇层厚度 计入其中 分析结构受力 采用不同的软件分析结构受力分析比较按铰接板、刚接板法两种计算方法分别得到的荷载横向分配系数并取其中较大值作为设计控制 具体设计参数如下预应力钢绞线:弹性模量 .松驰系数 .()锚具:锚具变形、钢筋回缩取 (一端)()混凝土:弹性模量 .重力密度 ./()管道摩擦系数:.()管道偏差系数:.()竖向梯度温度效应:梯度温度的取值以防水混凝土铺装层和整体化混凝土现浇层(含水泥混凝土铺装)为影响因素进行考虑并参照现行规范要求确定()年平均相对湿度:桥面板按单向板计表 为单片梁梁端支点最大反力(汽车荷载考虑冲击系数)计算结果表 单片梁梁端支点最大反力项目反力/转角/恒载恒载 活载汽车边板支点反力.中板支点反力.改建桥梁施工要点.预制空心板在对空心板进行预制时在整体式路基外边梁端部位置预留 暂不预制待浇筑外包护栏时一起浇筑但钢筋需保留伸出不得截断 施工过程中需确保预应力孔道与钢筋位置准确保证锚垫板垂直于预应力束且垫板中心与管道中心相对准 采用圆曲线作为钢绞线弯折处的过渡形式并确保管道平顺定位钢筋在曲线部分每组间隔设置为 、在直线部分每组间隔设置为 在空心板混凝土浇筑前钢筋及预埋件均需依照设计图纸进行预埋处理同时伸缩缝、桥面系、支座、护栏和其它相关附属构造的预埋件的施工也都必须以相关图纸为依据并在确定预埋件均准确安装后才能对预制空心板混凝土进行浇筑护栏钢筋预埋位置必须处于顶板中且需一同对预制空心板混凝土和支座处板底混凝土楔形块进行浇筑 考虑预制空心板底板、顶板及腹板厚度较小应对骨料粒径进行合理选择同时做好配合比试验距梁端 位置、锚固区及管道密集部位需对混凝土的振捣和养生进行严格控制使混凝土质量得到保证为避免预制板上拱过大现象以及受龄期不同所导致的预制板与整体化层之间收缩差过大宜将存梁期控制在 以内当累计上拱值比计算值超出总第 期黑龙江交通科技第 期 时必须采取措施对其进行控制 表 为不同存梁期计算上拱值表 存梁期上拱值及反预拱值设置表项目预制板上拱值/钢束张拉时存梁 存梁 存梁 二期恒载挠度/边板支点反力.中板支点反力.为防止相同跨中位置的各板上拱值差异过大各板的混凝土浇筑时间差、终张拉时混凝土龄期差不宜超过 空心板板体混凝土的浇筑工艺应做到连续浇筑、一次成形 浇筑一片预制板的总时间宜控制在 以内 在预制板混凝土拌和物入模前其含气量应控制在.入模温度宜控制在 钢筋及模板温度宜控制在 在浇筑预制板混凝土时标准养护和施工用混凝土强度、弹性模量试件需通过随机取样制得并且应分别取样构件不同部位 施工试件的振动成型与养护应与板体一同开展或在相同条件下进行并依照标准养护对 标准试件进行办理 在完成板体混凝土的振捣浇筑后梁顶用木抹子抹光并在初凝前进行二次收浆并拉毛处理拆模时梁体混凝土表层与芯部、表层与环境温度差均宜控制在 以内拆模不宜在温差变化较大时进行 此外还需避免在环境因素(如曝晒、气温聚降等)的影响下混凝土表面温度变化剧烈的现象 拆模后预制梁的养护要求对自动喷淋养护措施进行安装并对其由梁顶至梁底部分全部用土工布覆盖确保其湿度及温度达标 预制梁的保湿养护期应不少于 采用预应力钢束张拉空心板混凝土必须在其达到 的设计强度及弹性模量后同时混凝土龄期在 及以上时才能进行应通过张拉力与引伸量对施加预应力进行双向控制 预制梁内正弯矩钢束锚下张拉控制应力为.预应力张拉时还应将钢束与锚圈口间的摩擦损失考虑在内锚口摩阻损失暂按 计即钢束锚外张拉控制应力为 具体的锚口摩阻损失的数值应由试验确定或采用厂家及施工单位的多年经验数据无论何种情况下锚外张拉控制应力都不得大于.在预应力施加过程中应使两端的伸长量始终保持基本一致两端伸长量差值不宜大于 当预应力钢束张拉达到设计张拉力时应将实际引伸量值与理论引伸量值的误差控制在 以内 应排除钢束的非弹性变形影响实际引伸量值的部分 各钢束终张拉引伸量(两端之和)分别为 、要确保钢绞线束充浆完全需对进浆口进行封闭处理不得移动或打开所有盖子、塞子或气门直至水泥浆凝固 水泥浆强度达到 后才能吊装空心板.空心板安装设置永久支座并逐孔安装 在预制板运输、起吊时需采取有效措施使空心板侧向稳定得到保证架设后及时连接铰缝钢筋应将铰缝面凿毛成凹凸不小于 的粗糙面 铰缝混凝土浇筑过程中对表面进行润湿并座浆处理从而确保新旧混凝土结合情况良好 底缝灌填 砂浆至底缝砂浆强度达到 以上后再施作铰缝混凝土浇筑 空心板就位后应及时通过铰缝钢筋实现连接应准确定位绑扎、安装钢筋定位连接筋应借助钢筋定位辅助措施实现 铰缝混凝土应和桥面整体化层混凝土一同完成浇筑应用振动器对混凝土进行振捣在完成混凝土振捣浇注后通过木抹子对板顶进行抹光在初凝前进行二次收浆并拉毛处理 通过设吊孔穿束兜托梁底的方法进行吊装吊装预留孔的设置遵照设计要求可采用 管作为吊装预留孔 必须在板侧面、底面等与捆绑钢丝绳拐角接触位置放置胶垫或护梁铁瓦对梁板进行保护.其他注意事项危桥改建项目在实际施工时首先需要对桥梁病害进行检测分析与评估鉴定并依据评估分析结果制定相应的加固设计方案 危桥结构加固设计包括使用功能加固、承载力加固和耐久性加固三类 其中使用功能加固主要是对危桥原有的承载构件的截面尺寸和刚度进行改变调整从而使实际结构使用要求得到满足承载力加固应对不同阶段的受力特点进行充分考虑对新加补强材料与原结构的整体工作进行关注耐久性加固旨在避免危桥已受损结构继续恶化因而采取有效措施对结构损伤部位进行弥补使损伤隐患得到消除从而保证结构可靠性得以提升对施工中需注意的主要问题概况如下:首先施工前必须详细检测原桥实际状况确保实际加固与设计图相符 施工时必须对施工荷载进行严格控制必须避免构件受施工荷载影响产生损坏 其次施工现场采用半幅通行时需严格规划及管控日通行车辆数、车辆载重和通行时间尽可能地避免改造工作与交通通行之间冲突的产生 最后在桥梁加固过程中必须对施工质量实行严格把控注意对薄弱的旧混凝土进行刨除防止施工隔层混凝土水灰比宜控制在合适值防止收缩裂缝出现 在新旧结构连接处加设钢丝网确保其形成良好的可靠联结 结 语总的来说作为交通事业发展中的一项重要工作危桥改建能在保障交通安全的同时也能有效地提升道路的通行效率 危桥改建应与项目所处地理特性与原桥梁设计特点相结合以减少对周边环境的影响以及与旧路相衔接为基本原则确保桥位设计方案合理可行除此之外仍应注重桥型选取的正确性针对桥梁的各个设计要素如上部结构、跨径、下部结构、桥台和基础都确保制定的改建方案科学合理 改建方案还应保证施工能够顺利开展并使桥梁的重新投入利用得以尽快实现同时还应注意对施工注意事项进行详尽说明确保桥梁质量良好以及桥梁使用寿命得以延长参考文献:马蕊.改建工程中桥梁设计要点.城市道桥与防洪():.樊永强.桥梁改建施工关键技术探讨.建筑机械():.陈振.高速公路改建工程桥梁总体设计.交通世界(上旬刊)():.刘龙源鲍宏波.某跨古运河桥梁病害分析和改建设计.城市道桥与防洪():.郑子欣.桥梁改建施工关键技术.交通世界(下旬刊)():.曹东池俊.某二级公路桥梁拓宽改建设计方案.山西建筑():.杜娟.浅谈改建桥梁施工工艺优化措施.智能建筑与工程机械():.张富强帅少军李键.公路改建工程既有桥梁利用设计与分析.公路():.