橋梁加寬加固設(shè)計和施工要點
時間:2022-12-21 09:40:00
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摘要:為了能夠滿足橋梁結(jié)構(gòu)的安全性及穩(wěn)定性,橋梁在經(jīng)過多年運行之后,需要進行加寬加固處理,以提高整體性能。因此,為了使得橋梁能夠達到安全運行要求,通過結(jié)合相關(guān)人員多年以來的工作實際經(jīng)驗,在闡述橋梁加寬加固設(shè)計原則的同時,對橋梁加寬加固的設(shè)計方法進行了分析,而后在依托某工程項目實資料的背景下,對橋梁加固的工藝要點進行了深入探究。
1設(shè)計原則
1.1充分利用原有的結(jié)構(gòu)
對于原橋梁結(jié)構(gòu)進行必要的調(diào)查和分析,了解其完整性的情況,檢測在實際運營中的各項數(shù)據(jù)信息,綜合了解實際情況,然后確定具體的處理措施。在現(xiàn)場施工設(shè)計環(huán)節(jié),為了保證工程進度,節(jié)約人力、物力等資源,實現(xiàn)原結(jié)構(gòu)的充分利用,以滿足當(dāng)前的交通運行需要,為保障橋梁通行效果起到一定的促進作用。
1.2明確新橋梁狀況
為了使得新舊橋梁的對接施工可以順利完成,最重要的一個方面就是在橋梁工程中,加強受力條件的分析和研究,保證新舊橋梁工程的溫度變形協(xié)調(diào)一致,從而可以確保加寬工程在施工之后,新舊橋梁結(jié)構(gòu)可以有效地對接使用,保證其應(yīng)用效果,確保橋梁加寬施工的質(zhì)量合格,消除一切不利影響,提高運行質(zhì)量水平。
1.3受力結(jié)構(gòu)的加固
因為橋梁施工面積增大,橋梁下部支撐結(jié)構(gòu)需要承受的壓力也在提高,所以要做好橋梁受力支撐結(jié)構(gòu)的調(diào)整和加固處理,并且針對橋梁基礎(chǔ)地基或者其他受力支撐結(jié)構(gòu)進行處理,然后根據(jù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)展開工藝處理,滿足實際運行要求,提高總體質(zhì)量水平[1]。
2舊橋加寬設(shè)計方法
原橋結(jié)構(gòu)作為改擴建之后的一幅車道運行,然后在旁側(cè)另外建設(shè)一幅新的車道橋梁,新建部分的跨徑和原橋是對應(yīng)的。原橋兩側(cè)加寬需要在原橋梁的接長與加寬處理,重點進行橋梁加寬部位的設(shè)計與施工。如果原橋上部結(jié)構(gòu)已經(jīng)無法再繼續(xù)使用,需要將上部結(jié)構(gòu)混凝土板全部拆除干凈,然后重新進行新面板結(jié)構(gòu)的安裝,這種情況下,其一,原橋重新安裝新板之后形成一幅車道,然后在另外一旁新建一幅車道;其二,原橋兩側(cè)各需要新建一孔橋梁結(jié)構(gòu)[2]。
3工程實例
某橋梁項目的總長度為615m,其上部結(jié)構(gòu)設(shè)計為簡支裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的結(jié)構(gòu)形式。橋面寬度尺寸為10m,原橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計為汽車-20級、掛車-100級。整個橋梁項目在運行中發(fā)生較為嚴(yán)重的病害,其中有些空心板跨中部位發(fā)生橫向裂縫的問題,具體采取如下加固施工方案:對于裂縫位置來說,進行粘貼碳纖維布的方式處理,按照當(dāng)前的加寬施工方式,在橋梁的兩側(cè)采取整體對稱加寬施工方式,每一側(cè)需要增加4塊空心板,兩側(cè)加寬8m,新增的橋跨結(jié)構(gòu)跨徑和原橋梁是完全相同的。新增加的預(yù)應(yīng)力空心板橫截面根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖紙進行設(shè)計,比原橋梁空心板結(jié)構(gòu)厚10m,加寬之后橋梁的總寬度為18m,為雙向四車道的形式,凈寬15m,新舊橋梁結(jié)構(gòu)的空心板連接使用的是企口接縫連接方式。新加寬部分的下部結(jié)構(gòu)則是鉆孔灌注樁形式,經(jīng)過加寬處理之后,該項目為公路二級[3]。
4橋梁加固施工工藝
碳纖維(CFRP)片材的主要優(yōu)勢就是結(jié)構(gòu)輕、強度高、粘貼比較方便,且不會發(fā)生銹蝕的問題,經(jīng)過試驗測定分析,碳纖維布的抗壓強度可以達到普通鋼材的10倍以上,同時CFRP應(yīng)用到抗彎、抗折、抗震等多種條件下有著非常高的優(yōu)勢,這種材料應(yīng)用到混凝土橋板結(jié)構(gòu)的加固施工、鋼筋腐蝕嚴(yán)重的橋梁修復(fù)施工,效果都非常好,碳纖維片材還可以應(yīng)用混凝土墩柱抗剪、抗壓補強、抗震延性補強等方面,及時地進行地震后修復(fù)處理,碳纖維材料的表面粘貼工藝是應(yīng)用粘貼劑將碳纖維布直接粘貼到裂縫的部位上,讓橋梁結(jié)構(gòu)形成整體結(jié)構(gòu)。粘貼前使用砂紙進行表面打磨處理,然使用清水沖洗處理,干燥后進行粘貼,滿足強度要求。
5橋梁加寬設(shè)計及其施工工藝
橋梁加寬設(shè)計主要內(nèi)容是新舊蓋梁、空心板、橋面鋪裝設(shè)計,明確相關(guān)的施工工藝,提高橋梁加寬結(jié)構(gòu)質(zhì)量水平。
5.1新舊蓋梁連接設(shè)計及其施工工藝
因為本次橋梁工程中加寬設(shè)計新舊蓋梁頂部標(biāo)高存在著一定的差異,新舊蓋梁連接無法達到剛性連接的標(biāo)準(zhǔn)?;诖?,在新舊蓋梁之間設(shè)置后澆帶結(jié)構(gòu),并且使用預(yù)壓工藝的方式,可以有效避免新舊蓋梁出現(xiàn)開裂的情況,提高連接的性能和效果。首先,將原有橋梁蓋梁混凝土清理干凈,直到清理至外側(cè)支墊石的位置上。同時,在清理的過程中,如果發(fā)現(xiàn)缺陷比較大的區(qū)域,則需要先對缺陷區(qū)域進行修復(fù),恢復(fù)其剛度[4]。其次,對于橋梁蓋梁部位清理來說,上排的鋼筋緊貼,拆除下部分,鋼筋保護層厚度較小的情況下,需要在原有混凝土結(jié)構(gòu)部分進行豎向開槽處理,然后再進行下彎作業(yè),下排鋼筋上完部位進行調(diào)直處理。再次,新橋蓋梁混凝土在澆筑施工環(huán)節(jié),舊橋蓋梁外側(cè)支墊石外緣到新建設(shè)橋梁支墊石外源部位需要設(shè)置后澆帶的裝置,可以防止因為橋梁沉降而導(dǎo)致新舊蓋梁產(chǎn)生附加內(nèi)力。最后,在橋空心安裝以及橋面鋪裝施工結(jié)束后,需要使用自密實混凝土,經(jīng)過澆筑后澆帶的方式,讓新舊蓋梁連接,具體如圖1所示。
5.2新舊空心板連接設(shè)計與施工工藝
在該項目工程中,對于新舊空心板橫向連接主要是采取新舊頂?shù)卓招陌鍍?nèi)植筋以及彈性混凝土進行連接的,相關(guān)工藝方式如下。舊橋邊板將原橋面結(jié)構(gòu)的插筋保留和新橋面的預(yù)留鋼筋通過焊接方式連接形成整體;原插筋結(jié)構(gòu)損壞嚴(yán)重的情況下,植入直徑為14mm的HRB335鋼筋,然后和新橋頂面預(yù)留鋼筋進行焊接方式連接;就橋邊板頂部預(yù)留或者植入的鋼筋間距和原橋梁頂面相同。舊橋邊板兩側(cè)需要植入直徑為14mm的HRB335鋼筋,然后逐步延伸到縫底的位置上、新板側(cè)部需要設(shè)置直徑為14mm的HRB335鋼筋,和預(yù)埋鋼筋進行連接,然后逐步延伸到縫底,最后和舊橋結(jié)構(gòu)鋼筋焊接連接。需要注意的是,在具體操作中為了滿足工況需求,針對涉及的相關(guān)應(yīng)力參數(shù)要詳細計算,保證連接剛度滿足承載需求。新舊橋板橫向連接鉸縫與新增設(shè)的部分橋面鋪裝使用彈性混凝土材料進行施工,其力學(xué)性能見表1。
5.3新舊橋面鋪裝設(shè)計與施工工藝
新舊橋板連接橫向0.8m范圍內(nèi),混凝土板鋪設(shè)層厚度在10cm以上,且鋪設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)。橋面鋪裝施工材料是彈性混凝土,保證和新舊橋梁橫向鉸縫中所應(yīng)用的彈性混凝土同時澆筑施工。5.4空心板加寬預(yù)壓施工工藝在具體施工的過程中,為了能夠切實地將新舊橋梁基礎(chǔ)不均對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的作用力抵消,減少車輛荷載對連接處造成的拉應(yīng)力影響,可以在橋面上進行預(yù)壓操作。在預(yù)壓應(yīng)力作用之下,新舊橋梁結(jié)構(gòu)在受到壓力下,橋梁基礎(chǔ)會出現(xiàn)向上回彈的效果,此類加寬處就會出現(xiàn)一個向上的作用力,這對提升連接效果有積極作用,預(yù)壓施工工藝如下。首先,新舊結(jié)構(gòu)蓋梁與空心板之間在設(shè)置后澆帶的過程中,新舊空心板鉸縫兩側(cè)預(yù)留40cm的寬度,進行橋面水泥混凝土后澆帶施工。其次,新加寬結(jié)構(gòu)在混凝土橋面鋪設(shè)時,嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計寬度的要求,每一側(cè)的橋墩在1.5m范圍內(nèi)堆載13t左右的沙袋,在鄰近橋臺跨中位置1.2~1.5m范圍內(nèi),設(shè)置6.5t的砂袋。再次,連續(xù)保持堆載性作用,保證各個結(jié)構(gòu)部位的性能和質(zhì)量合格。最后,在施工的環(huán)節(jié)中,待空心板以及蓋梁連接位置鋪裝的混凝土層強度滿足規(guī)范要求以后,需要撤除砂袋堆載,此時加寬加固工序完成。
6結(jié)語
本文橋梁經(jīng)過加寬施工后,運營幾年時間,新舊空心板連接部位并未出現(xiàn)裂縫的問題,說明這種加固工藝和方法具備可行性,能夠滿足橋梁的運行要求,在同類型的橋梁中可以推廣使用,為促進我國橋梁事業(yè)發(fā)展起到積極的作用。
參考文獻:
[1]楊廣福,程明,王睿.現(xiàn)代公路施工建設(shè)中橋梁加固施工技術(shù)的應(yīng)用分析[J].山東工業(yè)技術(shù),2017(4):86.
[2]左連濱,張兵,秦圓賀.分析高速公路橋梁加固施工技術(shù)的要點[J].科技與企業(yè),2016(4):173.
[3]王正敏.道路路基和橋梁加固施工技術(shù)與狀況分析[J].低碳地產(chǎn),2016(17):249.
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作者:李晨 路凌 單位:吉安市公路建設(shè)和養(yǎng)護中心吉水分中心 吉安市公路勘察設(shè)計院