小型老桥改造拓宽施工方法研究

闵津

（武汉桥建集团有限公司，湖北 武汉 430063）

0 引言

随着社会发展，原来的城市规划在不断完善，现有的基础设施（如桥梁等）已不满足发展需求，需随着社会的进度而进行改造升级。桥梁作为城市交通的主要工具，在交通中发挥着重要的作用，常因为使用功能的变更而进行加宽升级。中大型加宽的方式主要分为以下3 种：①上部结构与下部结构均连接；②上部结构与下部结构均不连接；③上部结构连接，下部结构不连接[1]。而小型桥梁加宽的方式主要为原有下部结构维持不变，对现有桥面进行新建加宽。新建宽度一般为几十厘米至1m，加宽宽度较小，措施费用预算较小。针对此情况，需综合考虑造价等因素，选择合适的加宽方法[2]。

1 改造拓宽施工方法

小型改造桥梁加宽施工时，常因为造价等问题，无法选择挂篮、围堰等造价高的方法。为保证措施费用不超预算，同时满足工期等条件，可选用支架等形式。即：桥面加宽时采用悬挑吊模支架作为支撑体系，支撑体系施工时，采用钢管等搭设抱箍式脚手架。

武昌区某工程将原的铁路桥改造成景观桥，含铁路桥共计三座，桥面拓宽宽度为0.6~0.9m，单侧拓宽宽度为0.3~0.45m，桥梁主跨16.5~21.5m，原下部结构为墩台桩基础，板面为双T 梁组合式结构。改造方式为拆除现状桥面板面，现浇钢筋混凝土加宽，桥梁现状如图1 所示。

1.1 悬挑吊模支架

其中青山港桥原桥桥面凿除清理后，T 梁顶宽度3.7m，而新增桥面板宽度5m，超出T 梁顶两侧各0.65m，同时板顶悬挑部位两侧需安装护栏。针对此种情况计划采用吊模施工。

图1 桥梁现状

将桥面横向按照宽度划分为三个区，施工一区、二区、三区，其中二区宽度为2m，一区、二区皆宽1.5m宽，如图2 所示。

将二区先浇筑完成，再以二区完成面为作业面，搭设临时悬挑架。悬挑架采用双拼12.6 号工字钢，工字钢通过植筋的形式固定在二区浇筑区，工字钢下方沿纵向铺设两条10cm×10cm 方木，如图3 所示，模板采用桥梁专用2cm，模板底部同样设置方木保证模板不变形，方木的尺寸选择4cm×8cm。

参数选择：工字钢选择12.6 号，12.6 号工字钢截面抵抗矩Wx=77.5cm3，混凝土容重2500kg/m3，施工荷载取1.5kN/m2。

图2 分区示意

图3 模板安装

一区浇筑混凝土荷载G1=混凝土自重G2+施工荷载G3。

为保证施工期间具有良好的施工工作面本次工字钢的间距取1m，工字钢承荷区域为工字钢纵向1m 范围宽度。

因此，G2=1.65m×1m×0.18m×2500kg/m3=742.5kg=7425N。

G3=1.65m×1m×1.5kN/m2=2475N。

G1=7425+2475=9900N。

根据悬挑部分的宽度选择螺杆的布置间距为0.5m，布置如图4 所示。

图4 悬挑部分螺杆布置

因此，每个螺杆所受到的拉力F1=F2=F3=G1/3=3300N。

螺杆采用4.6 级普通螺栓，抗拉值为170N/mm2，因此受力截面A≥3300N/170N/mm2=19mm2，本次选择螺杆直径为12mm，截面积为113.04mm2≥19mm2，满足受拉需求。计算方式如图5 所示。

图5 计算示意

左侧导杆在支座1 处的弯矩：M1=3300N×1.25m+3300N×1.75m+3300N×2.25m=17325N·m。

由于本次采用的是双拼工字钢，如图6 所示。

图6 双拼工字钢安装

因此单个工字钢截面承载力核算时单个工字钢截面弯矩M 为17325N·m/2=8662.5N·m，截面受拉应力σ=M/W=8662.5N·m/77.5cm3=111.78MPa≤[σ]=215MPa，满足受拉荷载。

在施工过程中时必然先浇筑一侧混凝土再浇筑另一侧（先浇筑一区再浇筑二区，或者相反），由此支座处需要进行拉拔承载力计算。

为保证安全，做好最大的安全富余，假定支座为铰接不传递弯矩，由此∑M支座1=0。

因此支座2 的拉拔力F拉拔力2=17325N·m/2m=8662.5N。

植筋螺杆选择φ16 则截面积为200.96mm2。

则植筋钢筋轴向受拉承载力N=300N/mm2×200.96mm2=60288N＞F拉拔力2，满足受力需求。

钢筋植筋深度L=ψNψaels，其中参数选择参考《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367—2013）。

L=（1.5×1.1×1）×1×0.2×1×16mm×300N/mm2/4.5N/mm2=352mm。

因此植筋深度为352mm，为保证安全在两个支座中间再多埋设一个植筋钢筋。

1.2 脚手架工程

为便于支撑架体的施工，需在桥下设置脚手架。脚手架采用钢管搭设。因青山港桥有钢横梁，将钢管固定在改造桥原有钢横梁上，桥梁现状如图7 所示。

钢横梁为通长布置，截面尺寸为宽50cm，高55cm，其两端固定在桥墩操作平台上，主跨长度为16.5m。脚手架布置如图8 所示。

图7 桥梁现状

横向布置通长钢管，钢管壁厚不少于3.0cm，直径48cm，间距120cm，均匀布置。下段通过短横杆相连，连接固定。两侧设置拦腰杆及安全网，高度不小于1.2m，为便于施工，上面满铺脚手板。

脚手架抗弯计算如下。

脚手架布置尺寸如图9 所示。

图9 脚手架布置尺寸

连接杆件为钢管，选用型号为φ48×3。

悬臂梁的受力计算主要是计算其弯矩的大小，其中悬臂梁受集中载荷的计算公式为M＝F×L。

荷载作用点悬臂端长度为L=0.85m。

注：钢管总长6m，T 形梁宽度3.9m，拦腰杆以外悬挑长度0.2m，荷载作用长度，两端悬挑长度（6m-3.9m-0.2m×2）/2=0.85m。

F=135kg×9.8=1.323kN。

注：脚手架荷载主要为人工自重，考虑极限荷载为两个人自重，单人自重67.5kg，总荷载为135kg（参考电梯内人员自重荷载）。

脚手架模型计算如图10 所示。

图10 脚手架模型计算

最大弯矩：M＝F×L=1.323kN×0.85m=1.1378kN·m。结论：悬臂端最大弯矩小于材料最大允许值，满足要求。

2 结语

本文从小型桥梁的特点出发，在充分分析桥梁的受力情况与交通情况的基础上选择合适的拼宽加固方式，此外还充分考虑拼宽加固施工的经济效益，介绍了一种悬挑吊模与脚手架匹配的加宽方式，即：利用吊模加宽桥面，同时，很好的结合现场实际条件，利用现有钢横梁，搭设脚手架设置支撑模板。该方法的运用充分确保工程施工的经济性最大程度上确保桥梁道路交通综合施工的质量[3]。