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摘要我国随着基础建设的逐步加快,市政桥梁的工程建设中,为有力保证既有桥梁的通行能力,经常要对既有桥梁进行适当拼宽加固措施。分析既有桥梁拼宽相关特性,分析拼宽施工要求,并探讨既有桥梁拼宽注意要点。
关键词既有桥梁;拼宽;施工;受力
中图分类号U445文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)051-0026-01
0引言
随着我国交通运输的发展,既有桥梁的结构越来越难满足当前的要求,其承载力以及负荷要求达不到现行相关标准。所以,加强既有桥梁的技术改造措施,对其进行强有力的拼宽处理,有利于提高桥梁的通行能力,增加其承载性能,更有力于拓宽交通领域的发展。就当前形势来看,既有桥梁工程拼宽施工技术已成为当前关注的热点。
1既有桥梁工程拼宽概述
既有桥梁的拼宽施工,与新建桥梁有很大不同,它是基于原有桥梁的基础上,对桥梁进行拓宽加固处理,所以在既有桥梁拼宽施工中,必须大力减少新建构筑与既有桥梁结构之间的沉降以及徐变,来满足今后的荷载要求。从技术的角度来说,拼宽一般采取如下措施来实行:1)由于是在既有桥梁基础上进行拼宽处理,其基础必定产生不均匀沉降,这样必然导致结构附加应力的增大。据有关规范要求,既有桥梁拼宽施工结束后,其沉降差对比应该控制在5mm以内,因此一般采取钻孔灌注桩技术,将基础桩的长度进行适当加长,并在施工中减少沉淀层的厚度。2)鉴于既有桥梁以及新拼宽桥梁间的徐变要求,必须全面分析其受力效果,控制两者间梁柱的收缩量以及变形率,尽量降低新建T梁的徐变,对于连接缝的选择和徐变,可采取UEA补偿收缩混凝土相关新技术,来控制混凝土的收缩量,从而降低T梁应力。3)适当延长存梁时间,通过增加现浇混凝土的时间,增加养护,并将湿接缝混凝土浇筑和现浇混凝土的时间间隔尽量在满足规范的前提下,设置成最大值,这样能保证基础沉降以及徐变先于拼宽完成,即相对减少了沉降和徐变。
2既有桥梁工程拼宽施工技术分析
2.1工程概况
深圳水官高速公路地处深圳市龙岗区西南部,线路呈东西走向,是深圳市东西向快速客货运输的主通道。本次扩建西起南坪快速路、布龙路及清平高速公路交汇处的龙景立交;东至龙岗区龙城新城,与龙翔大道相连,总长为13.465公里。本合同段为深圳市水官高速公路扩建工程第3合同段,位于深圳市龙岗区西南部。一段起于深圳市龙岗区李朗村的K4+500,沿原水官高速公路由西向东而行,主线跨越广深铁路1、2、3号线大桥一座、跨广深铁路4号线及联络线的中桥各一座,止于K5+300;另一段起于K9+500,沿原水官高速公路由西向东而行,主线跨越平盐铁路大桥一座,止于K10+300。全长1.6km。原桥面全宽28.25m,现两侧各加宽10.625m,全幅为49.5m。建成后双向10车道。
2.2T形梁拓宽拼接
对于具有横隔板的钢筋混凝土T形梁桥,方法之一是新增构件与老桥的边梁在肋梗处要联结,图1是深圳水官高速公路改建桥面提出的加宽图式。这种拼接图式的主要理由是老桥的边梁在使用过程中往往是环境条件较差、耐久性下降较大(与中梁相比);同时,边梁的翼板在拓宽拼接前后的受力图式发生变化。因而切除原桥边梁的外悬臂板后,与新增的T梁进行肋板拼接。图1T形梁拓宽图式在具体实施中适用于小跨径的钢筋混凝土梁。
考虑到老边梁的悬臂板在与新拓宽T梁翼板拼接后(刚性连接)的受力变化,深圳水官高速公路扩建工程对T形梁桥拓宽拼接部位采用了图2图式。拼接部位的T梁采用刚性连接,但原边T梁与新拓宽T梁之间中心距减小,有利于桥面板受力;由于原边T梁翼板上的防撞护栏必须拆除,因而原边T梁翼板混凝土切除可一步到位,提供拼接部位现浇桥面板混凝土的空间。应该注意到,对于T形梁桥的拓宽,在原边T梁和新拓宽T梁之间必须设置横隔板,尽管在原边T梁上增设横隔板的施工难度大。对于斜T梁桥拓宽,曾对新、旧T梁之间设置和不设置横隔板分别建立了空间有限元分析模型,研究了在车辆荷载作用下拼接部位及主梁受力分析结果表明,设置横隔梁后,原边T梁的肋梗部位及拼接部位的混凝土正应力下降比例较大,这说明加设横隔板对T梁拼宽部位的受力是很有利的。
2.3既有桥梁拼宽施工技术措施
2.3.1桥梁拼宽纵向接缝施工技术
桥梁拼接最重要的是要不破坏现有交通条件,其施工必须要在合理的施工组织设计的指导下,合理选择混凝土材料,并严格控制新旧桥的沉降差异。在桥梁拼宽纵向缝的施工中,必须对混凝土的选择上下功夫,拼接部位的混凝土必须满足以下要求:早强缓凝性、低收微膨性、高韧高抗性以及相关经济型。对于本工程,在拼接施工中,采用特俗的新型混凝土材料——UEA混凝土,UEA混凝土,即特快硬钢纤混凝土,对于桥梁拼宽工程的施工,其作用巨大。在工程施工中,尽量采取一系列措施,来控制早强高强混凝土的裂缝问题,对新旧桥的临时连接用钢夹具固定,再用UEA混凝土进行相关工艺的施工。
2.3.2新旧梁体悬臂翼缘板刚接、铰接与搭接
毋庸置疑,当悬臂翼缘板收到重荷载时,必然发生较大的挠度形变。如果对于新旧桥梁而言,其梁体翼缘板之间纵向连接处理不当,极易使梁体翼缘板处发生错台现象,这样对通车的安全以及舒适影响十分显著。当通过刚性连接的方式,可以保证桥面铺装层以及梁体悬臂翼缘板形成有机整体,保证桥梁的受力效果。当铰接处理梁体悬臂翼缘板时,梁体悬臂翼缘通过立向传递而言的剪切力,而自由移动,虽然可以避免新旧桥梁纵向裂缝,但是必须严格控制连接处铰的施工技术要求,如果采用此方式进行梁体悬臂翼缘板的连接,当纵向挠度超过2cm时,会影响到桥梁安全性能。至于悬臂板搭接,主要通过在纵向缝内进行止水带的施工,并进行相关填充,在连接缝中铺设钢筋,然后再进行铺装层、防水层的浇筑,最后进行柔性桥面的浇筑。
3既有桥梁拼宽施工注意事项
3.1拼宽施工中受力分析是重中之重
1)沉降受力注意事项。桥梁拼宽施工改造,一般认定既有桥梁的沉降相对稳定,而新桥的沉降先相对不稳定,所以这样必然产生沉降差。然而沉降差对桥梁影响最大的地方便是连接缝,沉降差过大,会造成连接缝产生裂缝,甚至出现严重断裂。因此,桥梁不均匀沉降的受力分析,至关重要。关于补均匀沉降的受力分析,必然包括沉降差计算以及沉降值的控制。分析不均匀沉降对T梁拼宽的受力分析中,要特别关注接缝两侧的主梁受力,特别是要关注支座是否脱空,并以此时端横梁内力控制配筋和确定沉降控制值。
2)徐变注意事项。混凝土的徐变是指混凝土在长期应力作用下,其应变随时间而持续增长的特性(注意:弹性变形应变不会随时间而持续增长)。在长期荷载作用下,结构或材料承受的应力不变,而应变随时间增长的现象称为徐变。一般桥梁,徐变在一个月后完成50%左右,2年左右基本完成徐变。而对于既有桥梁的拼宽改造而言,其徐变的产生,往往是因为不同龄的混凝土收缩而产生附加应力而引起。为了减少桥梁徐变,必须要等到徐变基本完成时才能对新桥于旧桥进行接缝连接。
3.2连续梁拼接注意问题
对于已有桥梁拓宽,应该调查并判断已有桥梁的结构技术状态。对于连续梁桥,则必须掌握已有梁体的结构技术状态。预应力混凝土和钢筋混凝土连续梁的拓宽设计与施工,要重视拓宽后新、腰梁体的承载力及刚度协调。
3.3施工安全注意事项
施工时要利用既有高速公路作为通道,要作好施工车辆与高速通行车辆的交通组织,注意作业人员、施工设备等的安全。
参考文献
[1]马秀全.桥梁拼宽难点与对策[J].中国公路,2008,7:74-75.
[2]连军,贾磊,徐艳玲.既有桥梁拓宽改造设计中纵向接缝问题的研究[J].山西建筑,2007,29:313-314.
[3]方益红.高速公路桥梁拼宽改造关键问题分析[J].福建建筑,2009,9:129-131.
作者简介
杨楼城(1969—),男,汉族,大学本科学历,工程师,自1991起在中铁二十四局(集团)南昌铁路工程有限公司工作,长期从事工程项目施工技术及施工项目管理。
关键词既有桥梁;拼宽;施工;受力
中图分类号U445文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)051-0026-01
0引言
随着我国交通运输的发展,既有桥梁的结构越来越难满足当前的要求,其承载力以及负荷要求达不到现行相关标准。所以,加强既有桥梁的技术改造措施,对其进行强有力的拼宽处理,有利于提高桥梁的通行能力,增加其承载性能,更有力于拓宽交通领域的发展。就当前形势来看,既有桥梁工程拼宽施工技术已成为当前关注的热点。
1既有桥梁工程拼宽概述
既有桥梁的拼宽施工,与新建桥梁有很大不同,它是基于原有桥梁的基础上,对桥梁进行拓宽加固处理,所以在既有桥梁拼宽施工中,必须大力减少新建构筑与既有桥梁结构之间的沉降以及徐变,来满足今后的荷载要求。从技术的角度来说,拼宽一般采取如下措施来实行:1)由于是在既有桥梁基础上进行拼宽处理,其基础必定产生不均匀沉降,这样必然导致结构附加应力的增大。据有关规范要求,既有桥梁拼宽施工结束后,其沉降差对比应该控制在5mm以内,因此一般采取钻孔灌注桩技术,将基础桩的长度进行适当加长,并在施工中减少沉淀层的厚度。2)鉴于既有桥梁以及新拼宽桥梁间的徐变要求,必须全面分析其受力效果,控制两者间梁柱的收缩量以及变形率,尽量降低新建T梁的徐变,对于连接缝的选择和徐变,可采取UEA补偿收缩混凝土相关新技术,来控制混凝土的收缩量,从而降低T梁应力。3)适当延长存梁时间,通过增加现浇混凝土的时间,增加养护,并将湿接缝混凝土浇筑和现浇混凝土的时间间隔尽量在满足规范的前提下,设置成最大值,这样能保证基础沉降以及徐变先于拼宽完成,即相对减少了沉降和徐变。
2既有桥梁工程拼宽施工技术分析
2.1工程概况
深圳水官高速公路地处深圳市龙岗区西南部,线路呈东西走向,是深圳市东西向快速客货运输的主通道。本次扩建西起南坪快速路、布龙路及清平高速公路交汇处的龙景立交;东至龙岗区龙城新城,与龙翔大道相连,总长为13.465公里。本合同段为深圳市水官高速公路扩建工程第3合同段,位于深圳市龙岗区西南部。一段起于深圳市龙岗区李朗村的K4+500,沿原水官高速公路由西向东而行,主线跨越广深铁路1、2、3号线大桥一座、跨广深铁路4号线及联络线的中桥各一座,止于K5+300;另一段起于K9+500,沿原水官高速公路由西向东而行,主线跨越平盐铁路大桥一座,止于K10+300。全长1.6km。原桥面全宽28.25m,现两侧各加宽10.625m,全幅为49.5m。建成后双向10车道。
2.2T形梁拓宽拼接
对于具有横隔板的钢筋混凝土T形梁桥,方法之一是新增构件与老桥的边梁在肋梗处要联结,图1是深圳水官高速公路改建桥面提出的加宽图式。这种拼接图式的主要理由是老桥的边梁在使用过程中往往是环境条件较差、耐久性下降较大(与中梁相比);同时,边梁的翼板在拓宽拼接前后的受力图式发生变化。因而切除原桥边梁的外悬臂板后,与新增的T梁进行肋板拼接。图1T形梁拓宽图式在具体实施中适用于小跨径的钢筋混凝土梁。
考虑到老边梁的悬臂板在与新拓宽T梁翼板拼接后(刚性连接)的受力变化,深圳水官高速公路扩建工程对T形梁桥拓宽拼接部位采用了图2图式。拼接部位的T梁采用刚性连接,但原边T梁与新拓宽T梁之间中心距减小,有利于桥面板受力;由于原边T梁翼板上的防撞护栏必须拆除,因而原边T梁翼板混凝土切除可一步到位,提供拼接部位现浇桥面板混凝土的空间。应该注意到,对于T形梁桥的拓宽,在原边T梁和新拓宽T梁之间必须设置横隔板,尽管在原边T梁上增设横隔板的施工难度大。对于斜T梁桥拓宽,曾对新、旧T梁之间设置和不设置横隔板分别建立了空间有限元分析模型,研究了在车辆荷载作用下拼接部位及主梁受力分析结果表明,设置横隔梁后,原边T梁的肋梗部位及拼接部位的混凝土正应力下降比例较大,这说明加设横隔板对T梁拼宽部位的受力是很有利的。
2.3既有桥梁拼宽施工技术措施
2.3.1桥梁拼宽纵向接缝施工技术
桥梁拼接最重要的是要不破坏现有交通条件,其施工必须要在合理的施工组织设计的指导下,合理选择混凝土材料,并严格控制新旧桥的沉降差异。在桥梁拼宽纵向缝的施工中,必须对混凝土的选择上下功夫,拼接部位的混凝土必须满足以下要求:早强缓凝性、低收微膨性、高韧高抗性以及相关经济型。对于本工程,在拼接施工中,采用特俗的新型混凝土材料——UEA混凝土,UEA混凝土,即特快硬钢纤混凝土,对于桥梁拼宽工程的施工,其作用巨大。在工程施工中,尽量采取一系列措施,来控制早强高强混凝土的裂缝问题,对新旧桥的临时连接用钢夹具固定,再用UEA混凝土进行相关工艺的施工。
2.3.2新旧梁体悬臂翼缘板刚接、铰接与搭接
毋庸置疑,当悬臂翼缘板收到重荷载时,必然发生较大的挠度形变。如果对于新旧桥梁而言,其梁体翼缘板之间纵向连接处理不当,极易使梁体翼缘板处发生错台现象,这样对通车的安全以及舒适影响十分显著。当通过刚性连接的方式,可以保证桥面铺装层以及梁体悬臂翼缘板形成有机整体,保证桥梁的受力效果。当铰接处理梁体悬臂翼缘板时,梁体悬臂翼缘通过立向传递而言的剪切力,而自由移动,虽然可以避免新旧桥梁纵向裂缝,但是必须严格控制连接处铰的施工技术要求,如果采用此方式进行梁体悬臂翼缘板的连接,当纵向挠度超过2cm时,会影响到桥梁安全性能。至于悬臂板搭接,主要通过在纵向缝内进行止水带的施工,并进行相关填充,在连接缝中铺设钢筋,然后再进行铺装层、防水层的浇筑,最后进行柔性桥面的浇筑。
3既有桥梁拼宽施工注意事项
3.1拼宽施工中受力分析是重中之重
1)沉降受力注意事项。桥梁拼宽施工改造,一般认定既有桥梁的沉降相对稳定,而新桥的沉降先相对不稳定,所以这样必然产生沉降差。然而沉降差对桥梁影响最大的地方便是连接缝,沉降差过大,会造成连接缝产生裂缝,甚至出现严重断裂。因此,桥梁不均匀沉降的受力分析,至关重要。关于补均匀沉降的受力分析,必然包括沉降差计算以及沉降值的控制。分析不均匀沉降对T梁拼宽的受力分析中,要特别关注接缝两侧的主梁受力,特别是要关注支座是否脱空,并以此时端横梁内力控制配筋和确定沉降控制值。
2)徐变注意事项。混凝土的徐变是指混凝土在长期应力作用下,其应变随时间而持续增长的特性(注意:弹性变形应变不会随时间而持续增长)。在长期荷载作用下,结构或材料承受的应力不变,而应变随时间增长的现象称为徐变。一般桥梁,徐变在一个月后完成50%左右,2年左右基本完成徐变。而对于既有桥梁的拼宽改造而言,其徐变的产生,往往是因为不同龄的混凝土收缩而产生附加应力而引起。为了减少桥梁徐变,必须要等到徐变基本完成时才能对新桥于旧桥进行接缝连接。
3.2连续梁拼接注意问题
对于已有桥梁拓宽,应该调查并判断已有桥梁的结构技术状态。对于连续梁桥,则必须掌握已有梁体的结构技术状态。预应力混凝土和钢筋混凝土连续梁的拓宽设计与施工,要重视拓宽后新、腰梁体的承载力及刚度协调。
3.3施工安全注意事项
施工时要利用既有高速公路作为通道,要作好施工车辆与高速通行车辆的交通组织,注意作业人员、施工设备等的安全。
参考文献
[1]马秀全.桥梁拼宽难点与对策[J].中国公路,2008,7:74-75.
[2]连军,贾磊,徐艳玲.既有桥梁拓宽改造设计中纵向接缝问题的研究[J].山西建筑,2007,29:313-314.
[3]方益红.高速公路桥梁拼宽改造关键问题分析[J].福建建筑,2009,9:129-131.
作者简介
杨楼城(1969—),男,汉族,大学本科学历,工程师,自1991起在中铁二十四局(集团)南昌铁路工程有限公司工作,长期从事工程项目施工技术及施工项目管理。