某大橋橋梁改擴建方案比選研究
2017-03-20
1 概述
本橋位于某省道跨越石頭河處，老橋采用16+30+8×16m簡支T梁跨越，橋面布置為1.5+9+1.5=12m，T梁結(jié)構(gòu)寬度為11.2m，老橋設(shè)計荷載等級為汽-20，掛-100，人群荷載為3.5kN/m2。需要對原有大橋進行改建，改建后寬度為24.5m，行車道為雙向四車道。
2 老橋現(xiàn)狀檢測及驗算
2.1 橋梁現(xiàn)狀
每跨橋面均有較長的縱向裂縫，部分跨徑橋面有橫向裂縫，裂縫總長約為325m，橋面破碎嚴重。左右側(cè)護欄局部有銹脹露筋現(xiàn)象，且護欄連接塊有多處松動；人行通道表面混凝土老化剝落嚴重；人行道板底面橫挑梁混凝土均不同程度風化、剝落，鋼筋銹脹；左側(cè)護欄局部有破損露筋。伸縮縫堵塞現(xiàn)象較嚴重。泄水孔排水通暢。16mT梁翼板底面均有碎裂、露筋、銹蝕現(xiàn)象；T梁翼板底面及橫隔板濕接縫位置均有修補。
16mT梁在1/2位置及1/4位置均有多條豎向裂縫，裂縫寬度為0.15mm。
0-1#立柱表層大量干縮裂縫；0#臺帽及2#、3#、4#蓋梁表層混凝土均有風化、剝落現(xiàn)象，且多處銹脹露筋，其中0#臺蓋梁銹脹長1.2m；第1、2排立柱下部均有沖蝕現(xiàn)象；第1、4、7排立柱表層混凝土均有風化、剝落現(xiàn)象，局部銹脹露筋。
2.2 檢測結(jié)論
橋面系及附屬結(jié)構(gòu)綜合評定等級為三類；上部結(jié)構(gòu)綜合評定等級為四類；下部橋墩及基礎(chǔ)綜合評定等級為三類；橋臺及基礎(chǔ)綜合評定等級為二類，本橋綜合評價等級為三類橋梁。
2.3 橋梁結(jié)構(gòu)驗算
采用“橋梁博士V3.0”對T梁進行分析計算，并以《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）和《公路鋼筋混凝土及預應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D62-2004）為標準進行檢算。結(jié)構(gòu)按A類預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)進行檢算。
裝配式預應(yīng)力混凝土簡支T梁，共7片T梁。梁間距1.6m，其中內(nèi)梁預制寬度1.58m、邊梁預制寬度1.58m，翼緣梁中間濕接縫寬度0.26m。主梁跨中肋厚0.16m，兩端部均勻加厚段0.36m。其中30m主梁高度1.9m，16m主梁高度1.1m。
通過對30m預應(yīng)力T梁設(shè)計圖紙的驗算，持久狀況承載能力極限狀態(tài)中端部附近個別截面抗剪截面尺寸不滿足要求；使用階段T梁混凝土下緣最大壓應(yīng)力不滿足規(guī)范要求；現(xiàn)箍筋采用R235直徑為8mm，不滿足規(guī)范要求；其它狀況的各項指標均滿足《公路鋼筋混凝土及預應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D62-2004）的要求。
通過對16m裝配式T梁設(shè)計圖紙的驗算，其承載能力極限狀態(tài)下跨中附近抗彎能力不滿足規(guī)范要求，邊梁和中梁抗剪能力滿足規(guī)范要求，邊梁抗剪截面尺寸不滿足規(guī)范要求；正常使用極限狀態(tài)下的中梁裂縫滿足規(guī)范要求，邊梁裂縫寬度不滿足規(guī)范要求。
3 設(shè)計方案
所跨河為規(guī)劃六級航道，原老橋橋跨凈高、凈寬均不滿足通航和洪評要求，結(jié)構(gòu)寬度11.2m不滿足半幅橋?qū)捯?，根?jù)計算結(jié)構(gòu)，16mT梁邊梁最大彎矩效應(yīng)值2069N.m，最大彎矩抗力值1426KN.m，加固需要提高承載力達到50%以上，抗彎能力嚴重不足。
建議對老橋進行拆除，新建一座同時滿足通航和洪評要求的新橋。
4 橋梁方案比選
4.1 推薦方案
孔徑布置：4x25+3x45+25+25+22m。本橋斷面布置為：0.5m（防撞護欄）+11m（行車道）+0.5m（防撞護欄）+0.5m（中分帶）+ 11m（行車道）+ 0.5m（防撞護欄）=24.5m。主橋上部結(jié)構(gòu)采用3x45m預應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)大箱梁，單箱單室結(jié)構(gòu)，單幅箱梁頂板寬度12.00m ，底板寬度為5.7m ，頂板厚0.25m ，底板厚0.25～0.55m，腹板厚0.5m，梁高2.7m；主橋下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩，承臺，樁基礎(chǔ)。
引橋采用先簡支后連續(xù)25m預應(yīng)力混凝土組合小箱梁，梁高1.4m。一幅寬19.0m，單幅橋面2%的單向橫坡通過組合箱梁腹板變高度來實現(xiàn)。單幅6片小箱梁，雙幅12片。小箱梁采用C50混凝土，預應(yīng)力均采用低松弛高強鋼絞線，公稱直徑φ15.2mm，標準強度Ryb=1860Mpa。其中，一期束采用3股、4股、5股鋼絞線，配YM15-3、YM15-4、YM15-5錨具；二期負彎矩束采用5股鋼絞線，配YMB15-5扁錨。下部結(jié)構(gòu)：下部主要為柱式橋墩，肋式橋臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。
施工方案：基礎(chǔ)按常規(guī)方法施工；橋臺施工時應(yīng)與臺后填土同時進行，并要求填土分層夯實，不得采用大型機械筑高的方法進行填土。一孔主橋上部的施工主要程序如下：上部箱梁采用搭支架現(xiàn)澆施工。主橋上部的施工主要程序如下：地基處理→搭設(shè)滿堂鋼管支架→支架預壓重→鋪裝底模→測量放樣→支座安裝→梁部鋼筋綁扎→外側(cè)模板安裝→隱蔽檢查→灌澆梁體混凝土→養(yǎng)護→拆除外側(cè)模板→預應(yīng)力筋張拉→壓漿→拆除底模→拆除支架→完成橋面系施工。
4.2 比較方案
孔徑布置：4x25+3x45+25+25+22m。本橋斷面布置為：0.5m（防撞護欄）+11m（行車道）+0.5m（防撞護欄）+0.5m（中分帶）+ 11m（行車道）+ 0.5m（防撞護欄）=24.5m。主橋上部結(jié)構(gòu)采用3x45m預應(yīng)力混凝土T梁，單幅5片梁。T梁梁高2.8m，中梁寬1.5m，邊梁寬1.85m，現(xiàn)澆濕接縫寬0.95m。T梁采用C50混凝土，預應(yīng)力均采用低松弛高強鋼絞線，公稱直徑φ15.2mm，標準強度Ryb=1860Mpa。其中，一期束采用9股、10股鋼絞線，配OVM15-9、OVM15-10錨具；二期負彎矩束采用5股股鋼絞線，配BM15-5扁錨。主橋下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩、樁基礎(chǔ)。引橋采用和推薦方案相同的結(jié)構(gòu)形式。下部結(jié)構(gòu)：下部主要為柱式橋墩，肋式橋臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。
施工方案：基礎(chǔ)按常規(guī)方法施工；橋臺施工時應(yīng)與臺后填土同時進行，并要求填土分層夯實，不得采用大型機械筑高的方法進行填土。主橋上部的施工主要程序如下：兜吊方法進行安裝預制主梁→焊接鋼筋→綁扎橋面板鋼筋→逐跨現(xiàn)澆一期濕接縫→安裝墩頂現(xiàn)澆連續(xù)段及翼緣板的模板、焊接或綁扎中橫梁及翼緣板鋼筋→逐墩現(xiàn)澆墩頂連續(xù)段及翼緣板混凝土→待現(xiàn)澆墩頂砼強度達到設(shè)計強度的90%時，張拉墩頂負彎矩鋼束；然后逐孔澆筑剩余部分的砼，形成連續(xù)-剛構(gòu)體系。
4.3 方案比較
參考文獻：
[1]范立礎(chǔ).預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋.北京：人民交通出版社，1996.
[2]姚玲森，橋梁工程.北京：人民交通出版社，1997.
[3]李莉.某大橋通航標準提高后擴建設(shè)計方案研究[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2012（02）.
作者簡介：王靜（1981-），女，浙江蕭山人，工程師，工學學士，主要從事公路及城市道路橋梁設(shè)計工作。
