橋梁拓寬技術(shù)探討
2015-06-05
1 引言
目前，在大、中城市中，特別是省會等一級城市，隨著日益激增的車輛需求，同時隨著城市建設(shè)、改造的需要，城市道路“開膛破肚、貼膏藥”現(xiàn)象較為嚴重，道路的服務(wù)水平日益下降，城市道路的拓寬改造亦越來越頻繁。受既有橋梁使用期不長、改造工程工期較短、保通需求等因素的影響，橋梁拓寬技術(shù)越來越多的被用于城市道路拓寬改造工程中。
據(jù)調(diào)查，在橋梁拓寬改造設(shè)計中，大部分設(shè)計人員發(fā)現(xiàn)，橋梁拓寬改造的主要技術(shù)在于如何選擇新、老橋梁縱向接縫的連接方式。
2 新、老橋梁縱向接縫的連接方式
新、老橋梁縱向接縫的連接方式常用的有分離、鉸接、剛接三種連接方式[1-3]。
2.1 分離式
分離式銜接方式是指新橋與老橋為兩個獨立結(jié)構(gòu)，上、下部結(jié)構(gòu)均不連接。施工時，新老橋梁之間設(shè)置1~2cm寬的變形縫，上部結(jié)構(gòu)縫內(nèi)用木條及瀝青填充，或設(shè)置縱向伸縮縫。
該方法在早期橋梁拓寬改造中應(yīng)用較為廣泛。它能很好的避免新、老橋梁基礎(chǔ)不均勻沉降、溫變、徐變等原因產(chǎn)生的附加內(nèi)力問題，有效的解決了新、老橋梁不同的結(jié)構(gòu)變形帶來的不利影響，施工也較為簡便，施工時基本上對老橋沒有影響，能較好的解決保通需求。缺點是接縫處橋面容易開裂，進而影響行車安全、橋面美觀，后期維護工作量較大；同時橋梁整體性較差，新、老橋梁無法共同受力。通常通過增加樁基長度、使新老橋梁結(jié)構(gòu)材料選擇一致、將縱縫設(shè)置于機非分隔帶或人行道上、設(shè)置縱向伸縮縫、加強橋梁維護工作等措施予以解決。
2.2 鉸接式
鉸接式是指下部結(jié)構(gòu)分離，上部結(jié)構(gòu)橋面板、翼緣板通過植筋等方法使新、老橋梁結(jié)構(gòu)通過鋼筋連接、混凝土斷開，在斷縫處設(shè)置橡膠止水條，或鋼筋、混凝土均連接但不作加強處理的一種連接方式。新、老橋梁豎向可以通過鉸傳遞剪力，橫向可以自由轉(zhuǎn)動。
這種連接方式可以減少新、老橋梁基礎(chǔ)不均勻沉降、溫變、徐變等原因產(chǎn)生的附加內(nèi)力，能較好的解決橋面開裂現(xiàn)象。但對于連接處鉸的要求較高。連接鉸容易損壞、耐久性較差等問題突出，較難解決。同時受保通需求，車輛行駛時，主梁的震動將對鉸的施工質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。通常通過增加樁基長度、使新老橋梁結(jié)構(gòu)材料選擇一致等措施減少新老橋梁的變形差以改善鉸的受力，提高鉸的耐久性；通過半封閉施工等措施加強鉸的施工質(zhì)量。
2.3 剛接式
剛接式是通過植筋、在新老橋之間增設(shè)橫隔板、粘貼鋼板或碳纖維等方法將新老橋梁連接成整體的一種連接方式。目前常用的剛性連接包含兩種方式：上部結(jié)構(gòu)連接、下部結(jié)構(gòu)分離；上、下部結(jié)構(gòu)均連接。
該方法可以有效的解決新老橋梁基礎(chǔ)不均勻沉降、溫變、徐變等因素造成的橋面開裂問題，橋面平整順暢，后期維護工作量?。粯蛄赫w性能好，可以很好的保證新、老橋梁整體共同受力。但由新、老橋梁結(jié)構(gòu)變形、基礎(chǔ)沉降不一致等因素產(chǎn)生的附加內(nèi)力無法徹底消除，對橋梁整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響；對施工工藝、施工組織的要求也較高，需封閉或半封閉施工，施工期對橋梁的通行能力將產(chǎn)生一定的影響。通常通過增加樁基長度、使新老橋梁結(jié)構(gòu)材料選擇一致、預(yù)壓新建結(jié)構(gòu)、延遲接縫澆注時間等措施減少結(jié)構(gòu)附加內(nèi)力。
3 常用橋梁縱向接縫的剛接式連接
剛接式連接在使用上性能較好，可以解決新、老橋梁基礎(chǔ)不均勻沉降、溫變、徐變等因素造成的橋面開裂問題，橋梁整體性較好，行車舒適性、安全性、美觀性較好，可以解決（鉸接）連接鉸的耐久性問題。同時，裝配式梁橋預(yù)制梁之間通過現(xiàn)澆濕接縫連接，其形式與新、老橋接縫類似，目前，雖然城市橋梁結(jié)構(gòu)類型較多樣化，但裝配式梁橋仍為最常用的橋梁結(jié)構(gòu)類型之一。隨著城市道路交通量的高速增長，城市跨線橋、高架橋也被不斷修建、擴建，受景觀需求，此類橋梁多以現(xiàn)澆連續(xù)箱梁為主。
隨著植筋、FRP技術(shù)等新技術(shù)、新材料的不斷發(fā)展、完善，給拓寬橋梁剛性連接提供了可靠的技術(shù)保障[4]。下面就城市橋梁中常用的裝配式空心板梁、小箱梁、T梁及現(xiàn)澆連續(xù)箱梁這幾種橋型的縱向接縫剛性連接作個簡單的討論。
3.1 空心板梁
裝配式空心板梁結(jié)構(gòu)形式較為簡單，跨徑較小，跨徑一般不大于20m，新、老橋梁結(jié)構(gòu)預(yù)制板類型基本上一致，上部結(jié)構(gòu)自身通過鉸縫及現(xiàn)澆橋面層連接成整體，結(jié)構(gòu)變形較小。根據(jù)空心板梁的上述特點，目前較常用的連接方式是：下部結(jié)構(gòu)分離，上部結(jié)構(gòu)將老橋邊板換成中板，與新橋梁板鉸縫連接，新、老橋橋面現(xiàn)澆層鋼筋相互搭接，澆注成整體。由于上部結(jié)構(gòu)變形較小，且新、老梁板變形也較為一致，新、老橋梁剛性連接后附加內(nèi)力主要由基礎(chǔ)不均勻沉降產(chǎn)生，為減少附加內(nèi)力，可適當(dāng)增加新建橋梁的樁基長度。
3.2 小箱梁（T梁）
裝配式小箱梁與T梁雖然結(jié)構(gòu)斷面形式差別較大，但其施工方法較為接近，都是通過預(yù)制吊裝、現(xiàn)澆濕接縫使橋梁連接成整體。為了保證主梁的抗扭能力及橫向連接，T梁除了在跨端設(shè)置橫隔梁外，在跨間也設(shè)置了橫隔板。
小箱梁（T梁）跨徑較空心板大，跨徑一般在25~45m，新、老橋梁結(jié)構(gòu)預(yù)制梁類型基本一致。小箱梁（T梁）新、老橋梁縱向接縫連接常采用現(xiàn)澆濕接頭的連接方式：鑿除老橋邊梁翼緣50cm范圍混凝土，將其露出的鋼筋與濕接縫鋼筋連接，在老橋邊梁橫隔板位置通過植筋與新橋橫隔板連接，橋面混凝土調(diào)平層鋼筋網(wǎng)相互搭接，澆注成整體。新、舊混凝土間可使用界面劑等來增強結(jié)合力。為減少施工難度，下部結(jié)構(gòu)新、老橋梁通常不連接。一般也是通過增加新建橋梁的樁基長度來減少新、老橋梁不均勻沉降產(chǎn)生的附加內(nèi)力。
3.3 現(xiàn)澆連續(xù)箱梁
現(xiàn)澆連續(xù)箱梁跨徑組合較為自由，新建橋梁跨徑布置一般與老橋一致，斷面類型選擇也基本類似。接縫連接一般為：鑿除老橋箱梁懸臂翼緣50cm范圍混凝土，將其露出的鋼筋與加寬橋梁箱梁懸臂鋼筋綁扎連接在一起，連成整體，并通過粘貼鋼纖維或鋼板進行加強處理；也可采用植筋的方式將新、老橋連成整體。為減少施工難度，下部結(jié)構(gòu)新、老橋梁也通常不連接。
雖然新、老橋梁在結(jié)構(gòu)斷面選擇上基本類似，材料類型也基本一致，但由于新、老橋梁結(jié)構(gòu)寬度基本上均不相同，上部結(jié)構(gòu)剛度不同無法避免，且橋長一般都較長，溫變、徐變的影響不可能忽略不計，為減少結(jié)構(gòu)變形、基礎(chǔ)沉降不一致等因素產(chǎn)生的附加內(nèi)力，可通過計算合理選擇加寬橋梁箱梁斷面尺寸，合理設(shè)置預(yù)拱度，減少結(jié)構(gòu)變形差；預(yù)壓新建結(jié)構(gòu)，延遲接縫澆注時間；適當(dāng)增加樁基長度等措施予以解決。
城市橋梁拓寬改造不可能長期全封閉施工，車輛通行時產(chǎn)生的震動將直接影響接縫混凝土的施工質(zhì)量，施工前，應(yīng)進行合理的施工組織設(shè)計，確保接縫的施工質(zhì)量。
4結(jié)語
城市橋梁拓寬工程日益增多，目前常用的幾種連接方式各有其優(yōu)缺點，雖然剛性連接在后期使用中性能較好，但施工要求較高，城市橋梁施工環(huán)境、施工條件受限較多，涉及到具體工程，還是應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實際施工條件，選擇合適的拓寬連接方式。
