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。

   
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