大桥改建项目设计与施工

刘文军

摘  要：原某大桥上部结构采用预制T梁桥，文章重点介绍该桥的总体设计、结构设计、旧桥加固及施工技术难点等，为同类桥梁的设计与施工提供参考。

关键词：大桥;改扩建桥梁;拓宽改造

1工程概况

某大桥投入使用已近30年，2013年及2016年对改大桥所做的三份检测报告显示，该桥出现桥面破烂、主梁砼破损及露筋、桥墩裂缝、桥台脱空、钢筋裸露锈蚀等多种病害，刚度及承载力有所退化，属于4类桥，严重影响桥梁的安全性及耐久性，现已采取限载限行措施。这不仅制约了公路功能的发挥，也对当地经济发展、路域环境及群众正常出行产生较大影响，因此需要拆除旧桥，在原桥位建造新桥。桥梁起迄里程为K0+415.460～K1+204.540，全长9×25+（55+2×87+55）+11×25=784m（不包括耳背墙）。大桥上部构造采用预应力混凝土小箱梁+预应力混凝土连续刚构，下部构造：引桥及过渡墩采用柱式墩、桩基础，主墩采用双薄壁墩、承台桩基础，桥台及基础采用柱式台、桩基础。

2总体设计

因为在本工程方面，存在着非常高的景观要求，那么怎样实现新旧桥的有效结合，并且在完成了拓宽后，在某大桥上并不会存在过于明显的拓宽痕迹，如同新建设的大桥，这是整个项目的难点所在。因为新旧桥存在着结构方面的不同，同时旧桥沉降完成，为防止出现差异沉降的情况，由此在新旧桥间，构建了对应的型钢沉降缝。在进行了反复比选论证之后，在新旧桥各布置4个车道，由此使得断缝恰与双黄线位置达成重合态势，如此能够使得设计受力更加合理，并能夠更好地达成掩盖新旧桥间空隙的效果。同时，装饰柱能够成为观景平台，这样便可以更利于游人驻足观赏，还可以很好地实现纾解过桥人流的，这对于行人安全是非常重要的，并且，由于观景台为桥梁装饰重要的组成之一，能够对立面装饰效果进行补充[2]。

3结构设计

3.1上部结构

跨径布置（55+2×87+55）m 的连续连续梁桥，箱梁腹板竖直，顶板横坡与桥面铺装一致，通过绕桥梁设计线旋转得到横坡。箱梁宽：顶板14～15m，底板7m。梁高：根部5.3m，高跨比1/16.4;跨中2.3m，高跨比为1/37.8。梁高变化曲线：2次抛物线。箱内顶板厚度：30cm。腹板厚度：根部110cm，变化段80cm～65cm。底板厚度：根部100cm，变化段100cm～30cm，变化规律同梁高变化曲线。

3.2设计计算

3.2.1计算模型

采用 Midas Civil 2019 空间杆系有限元程序，对各施工阶段、使用阶段进行结构分析。总体计算模型见下图。

3.2.2计算荷载及荷载组合

（1）恒载：一期恒载包括主梁、横梁等自重。主梁自重按实际断面计，容重26kN/m3，横隔板按集中荷载考虑。二期恒载包括防撞护栏、人行道板、人行道栏杆、桥面铺装等，按110～115kN/m计。

（2）活载：汽车荷载：公路I级，考虑按2车道加载，程序自动考虑横向折减系数，偏载系数1.15，冲击系数1.05。

人群荷载：按照2.815kPa标准值考虑，两侧宽度各为2m。

（3）离心力：按照规范计算离心力系数C=0.006063，离心力按照3.3kN/m考虑。

（4）制动力：制动力标准按照规范规定的车道荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10%考虑，采用1.177kN/m均布力施加于主梁上。

（5）温度：混凝土主梁体系升温14℃，体系降温-20℃。温度梯度参考《公路桥涵设计通用规范》取值。

（6）基础变位（不均匀沉降）：桥墩沉降20mm。

（7）收缩徐变影响力：相对湿度取平均相对湿度0.8。

（8）风荷载：活载桥面处风速25m/s，桥址处基本风速37.1m/s。

（9）地震力：场地取为Ⅳ级别，以E1用于复核结构强度，E2用于复核结构位移。

3.3计算结果

在承载能力方面，主要关注其极限状态验算工作：依据相应的规范展开对应的验算工作，能够发现，即使在结构处于最不利荷载的情况下，而在抗剪承载能力等方面依旧可以符合具体的规格。

而在正常使用极限状态验算方面：首先为抗裂验算。结合相应的要求，结构如若为持久状况下，那么在展开全预应力构件等方面的验算作业时，必须要保证不会存在拉应力。其次，在斜截面主拉应力方面的验算上。结合规范要求，特别在全预应力混凝土构件方面，如若处于短期效应组合的状况下，那么对应的现浇构件主拉应力的具体数值则是要处于合理的区间，对于C55混凝土为1.096MPa。

4旧桥加固设计

4.1旧桥现状

大桥设计荷载：公路—I级，人群荷载2.815kN/m2，在大桥的两端部位，均构建了20t限载标志牌。以大桥的上部结构来看，全部是混凝土T梁，与之对应的梁高数值是2.4m。在大桥宽度方面对应的数值是20.8m，而在完成了相应的改建工作后，对应的旧桥宽度则是20m。在大桥完成了相应的拓宽作业后，旧桥在受力方面存在着一定的变化，且无法符合先前的荷载等级规范。借助检测能够的处，在大桥技术情况方面整体是B级（良好状态），可以加好的符合当前的交通功能规范，所以借助专家评审会的分析，建议改造加固后的桥梁维持原有荷载设计标准，不宜提高设计荷载等级[3]。

4.2加固措施

4.2.1主体结构

通过采用Midas/Civil计算软件，仿照实际状况进行建模计算，而在进行了拓宽改造后，先前的T梁承载能力无法符合对应的要求。因为预应力加固技术有着自身的优势，可以强化结构承载力，并可以促使结构刚度得以强化，由此促使结构弹性恢复能力得以增加，并且存在其他优点，所以在本工程里，主要借助体外预应力技术展开相应的加固作业，而且对一些病害展开了第一时间的维修，最终保障了结构的安全。

4.2.2桥面

以改造后的新旧桥来看，必须于纵向接缝部位构建对应的纵向伸缩缝，并应该关注旧桥翼板底面部位，且要构建不锈钢板滴水槽。还应该要在桥梁的西侧，建设人行道，且要重新设置花岗岩栏杆，并且应该对人行道砖面展开重新的铺砌作业。

4.2.3耐久性

在进行相应的修补作业时，要将侧重点放在全桥两侧边梁方面，还有就是中梁间翼缘等部位，在刷洗干净后，应该涂刷两遍水泥基渗透结晶型浆料，这样可以很好地展開耐久性防护[4]。

5施工技术难点

（1）借助预应力钢套箱技术，由此使得水中封底成功，且可以确保桥梁下部结构施工的有效推行。（2）由于被工程整体施工方面的因素所作用，这就使得本工程必须要面对冬季施工，借助提高混凝土标号，由此使得混凝土配合比可以达成有效的调整，并且能够借助加入防冻剂等措施，实现对冬季施工质量的保障。在冬季施工期间，相应的工作得到了有效的推行，完成了主桥下部结构的90%的工程量，累计浇筑17000m³，完成了冬季作业后，对所进行的工程进行检测，整体的合格率为100%。（3）为能够更好地展开加固工作，相应的技术人员进行了积极的创新活动，且由此设计了能够悬吊在T梁下方的作业平台。借助悬吊平台，则是可以进行支座更换等。（4）借助同步顶升的措施，由此使得旧桥支座有效推行。（5）因为在植筋施工方面，对应的时间通常是3、4月份，整体的气温相对较低，处于-5-15度这个区间。但是在常规植筋施工方面，对应的气温必须要高于15度方可以展开施工作业，为了能够处理这一问题，应该对非常规气温条件的植筋技术展开有效的分析。借助植筋胶的试验，能够对相应的规范要求有着较好的明确。举例来讲，在钢筋埋设深度方面，应该不能小于15d、而在孔径方面，则是要比钢筋直径大，对应的数值是4-6mm;展开成孔工作的经过里，把钢筋植入到孔里，且应该在常温下展开相应的养护。

结束语

由于我国经济的持续发展，由此使得交通基础建设随之增加，这种情况下必然会存在更多的桥梁改造工程。本文对某大桥改建工程展开相应的分析，详细地阐述了旧桥拓宽改造方面的经验，存在着一定的现实意义，期望能够带来相应的借鉴，最终助力行业的发展。

参考文献

[1]梁战，丁武全，李靓，吴金莲，边迪.104国道湖州五一大桥改建方案浅析[J].公路交通技术，2021，37（01）：81-89.

[2]周哲.沈阳满都户大桥改建工程防洪评价要点[J].北方交通，2019（12）： 15-18+22.

[3]何奇钦.柳州市文惠大桥改建工程2～#桥墩基础方案研究[J].工程建设与设计，2018（06）：86-88.

[4]余清华.南平市316国道太平大桥改建工程——旧桥上部结构拆除施工[J].福建交通科技，2017（04）：87-92+108.