橋梁加寬加固設計和施工要點

時間:2022-12-21 09:40:00

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橋梁加寬加固設計和施工要點

摘要:為了能夠滿足橋梁結構的安全性及穩定性,橋梁在經過多年運行之后,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,通過結合相關人員多年以來的工作實際經驗,在闡述橋梁加寬加固設計原則的同時,對橋梁加寬加固的設計方法進行了分析,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。

關鍵詞:橋梁加寬;加固設計;施工要點

1設計原則

1.1充分利用原有的結構

對于原橋梁結構進行必要的調查和分析,了解其完整性的情況,檢測在實際運營中的各項數據信息,綜合了解實際情況,然后確定具體的處理措施。在現場施工設計環節,為了保證工程進度,節約人力、物力等資源,實現原結構的充分利用,以滿足當前的交通運行需要,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調一致,從而可以確保加寬工程在施工之后,新舊橋梁結構可以有效地對接使用,保證其應用效果,確保橋梁加寬施工的質量合格,消除一切不利影響,提高運行質量水平。

1.3受力結構的加固

因為橋梁施工面積增大,橋梁下部支撐結構需要承受的壓力也在提高,所以要做好橋梁受力支撐結構的調整和加固處理,并且針對橋梁基礎地基或者其他受力支撐結構進行處理,然后根據數據標準展開工藝處理,滿足實際運行要求,提高總體質量水平[1]。

2舊橋加寬設計方法

原橋結構作為改擴建之后的一幅車道運行,然后在旁側另外建設一幅新的車道橋梁,新建部分的跨徑和原橋是對應的。原橋兩側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計與施工。如果原橋上部結構已經無法再繼續使用,需要將上部結構混凝土板全部拆除干凈,然后重新進行新面板結構的安裝,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,原橋兩側各需要新建一孔橋梁結構[2]。

3工程實例

某橋梁項目的總長度為615m,其上部結構設計為簡支裝配式預應力混凝土空心板的結構形式。橋面寬度尺寸為10m,原橋梁結構設計為汽車-20級、掛車-100級。整個橋梁項目在運行中發生較為嚴重的病害,其中有些空心板跨中部位發生橫向裂縫的問題,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,按照當前的加寬施工方式,在橋梁的兩側采取整體對稱加寬施工方式,每一側需要增加4塊空心板,兩側加寬8m,新增的橋跨結構跨徑和原橋梁是完全相同的。新增加的預應力空心板橫截面根據新標準設計圖紙進行設計,比原橋梁空心板結構厚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,新舊橋梁結構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構則是鉆孔灌注樁形式,經過加寬處理之后,該項目為公路二級[3]。

4橋梁加固施工工藝

碳纖維(CFRP)片材的主要優勢就是結構輕、強度高、粘貼比較方便,且不會發生銹蝕的問題,經過試驗測定分析,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應用到抗彎、抗折、抗震等多種條件下有著非常高的優勢,這種材料應用到混凝土橋板結構的加固施工、鋼筋腐蝕嚴重的橋梁修復施工,效果都非常好,碳纖維片材還可以應用混凝土墩柱抗剪、抗壓補強、抗震延性補強等方面,及時地進行地震后修復處理,碳纖維材料的表面粘貼工藝是應用粘貼劑將碳纖維布直接粘貼到裂縫的部位上,讓橋梁結構形成整體結構。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橋梁加寬設計及其施工工藝

橋梁加寬設計主要內容是新舊蓋梁、空心板、橋面鋪裝設計,明確相關的施工工藝,提高橋梁加寬結構質量水平。

5.1新舊蓋梁連接設計及其施工工藝

因為本次橋梁工程中加寬設計新舊蓋梁頂部標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準。基于此,在新舊蓋梁之間設置后澆帶結構,并且使用預壓工藝的方式,可以有效避免新舊蓋梁出現開裂的情況,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,直到清理至外側支墊石的位置上。同時,在清理的過程中,如果發現缺陷比較大的區域,則需要先對缺陷區域進行修復,恢復其剛度[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構部分進行豎向開槽處理,然后再進行下彎作業,下排鋼筋上完部位進行調直處理。再次,新橋蓋梁混凝土在澆筑施工環節,舊橋蓋梁外側支墊石外緣到新建設橋梁支墊石外源部位需要設置后澆帶的裝置,可以防止因為橋梁沉降而導致新舊蓋梁產生附加內力。最后,在橋空心安裝以及橋面鋪裝施工結束后,需要使用自密實混凝土,經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底空心板內植筋以及彈性混凝土進行連接的,相關工藝方式如下。舊橋邊板將原橋面結構的插筋保留和新橋面的預留鋼筋通過焊接方式連接形成整體;原插筋結構損壞嚴重的情況下,植入直徑為14mm的HRB335鋼筋,然后和新橋頂面預留鋼筋進行焊接方式連接;就橋邊板頂部預留或者植入的鋼筋間距和原橋梁頂面相同。舊橋邊板兩側需要植入直徑為14mm的HRB335鋼筋,然后逐步延伸到縫底的位置上、新板側部需要設置直徑為14mm的HRB335鋼筋,和預埋鋼筋進行連接,然后逐步延伸到縫底,最后和舊橋結構鋼筋焊接連接。需要注意的是,在具體操作中為了滿足工況需求,針對涉及的相關應力參數要詳細計算,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的部分橋面鋪裝使用彈性混凝土材料進行施工,其力學性能見表1。

5.3新舊橋面鋪裝設計與施工工藝

新舊橋板連接橫向0.8m范圍內,混凝土板鋪設層厚度在10cm以上,且鋪設雙層鋼筋網結構。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用的彈性混凝土同時澆筑施工。5.4空心板加寬預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不均對橋梁結構產生的作用力抵消,減少車輛荷載對連接處造成的拉應力影響,可以在橋面上進行預壓操作。在預壓應力作用之下,新舊橋梁結構在受到壓力下,橋梁基礎會出現向上回彈的效果,此類加寬處就會出現一個向上的作用力,這對提升連接效果有積極作用,預壓施工工藝如下。首先,新舊結構蓋梁與空心板之間在設置后澆帶的過程中,新舊空心板鉸縫兩側預留40cm的寬度,進行橋面水泥混凝土后澆帶施工。其次,新加寬結構在混凝土橋面鋪設時,嚴格執行設計寬度的要求,每一側的橋墩在1.5m范圍內堆載13t左右的沙袋,在鄰近橋臺跨中位置1.2~1.5m范圍內,設置6.5t的砂袋。再次,連續保持堆載性作用,保證各個結構部位的性能和質量合格。最后,在施工的環節中,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結語

本文橋梁經過加寬施工后,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發展起到積極的作用。

參考文獻:

[1]楊廣福,程明,王睿.現代公路施工建設中橋梁加固施工技術的應用分析[J].山東工業技術,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的要點[J].科技與企業,2016(4):173.

[3]王正敏.道路路基和橋梁加固施工技術與狀況分析[J].低碳地產,2016(17):249.

[4]周建華.橋梁加固與橋梁拓寬施工技術分析[J].住宅與房地產,2020(9):220+252.

作者:李晨 路凌 單位:吉安市公路建設和養護中心吉水分中心 吉安市公路勘察設計院