淺析高速公路中小跨徑橋梁的加寬設(shè)計(jì)

王令斌 湛秀玲

1 概述

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,特別是隨著汽車保有量的快速增加,許多高速公路的通行能力和服務(wù)水平已經(jīng)不能滿足交通量增長(zhǎng)的要求,經(jīng)常出現(xiàn)較為嚴(yán)重的擁擠和堵車現(xiàn)象。

隨著深圳經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展及人民生活水平提高,梅觀高速公路梅林關(guān)口交通壓力日益增大,車輛擁堵情況比較嚴(yán)重,已經(jīng)成為影響梅觀高速公路通行能力的一個(gè)重要因素,為此,梅林收費(fèi)站拓寬改造的必要性較為緊迫。橫嶺中橋是深圳市梅觀高速公路緊鄰梅林收費(fèi)站的一座跨路中橋,建成于 1995年,橋梁全長(zhǎng)43.3m,上部結(jié)構(gòu)形式為3×13m的預(yù)應(yīng)力混凝土空心板,橫向布設(shè) 15片梁,斜交角為 120°;下部結(jié)構(gòu)形式為柱式墩,肋式橋臺(tái),樁基礎(chǔ)。

2 加寬設(shè)計(jì)

本橋根據(jù)項(xiàng)目總體加寬要求,只需加寬右側(cè),加寬設(shè)計(jì)原則要求跨徑、結(jié)構(gòu)形式和伸縮縫設(shè)置位置等要與舊橋保持一致,即以“同結(jié)構(gòu)、同跨徑、上連下不連”的原則加寬。

“上連下不連”是將新舊橋上部結(jié)構(gòu)連接在一起形成整體,蓋梁處設(shè)縫隔離,互不連接。該方法既能保證橋面接縫處平整,又可共同受力,同時(shí)避免下部結(jié)構(gòu)剛性連接對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的不利因素。上部結(jié)構(gòu)采用同結(jié)構(gòu)、同跨徑,受力模式簡(jiǎn)潔,新舊結(jié)構(gòu)受力一致,有利于力的橫向傳遞。

2.1 橋面加寬

該舊橋橋面鋪裝厚度16 cm,為10 cm現(xiàn)澆混凝土調(diào)平層+6 cm防水混凝土鋪裝。橋梁加寬部分采用相同厚度的橋面鋪裝。

橋面鋪裝施工時(shí),應(yīng)先鑿除舊橋護(hù)欄,手工鑿除 75 cm范圍內(nèi)的橋面混凝土鋪裝,然后在加寬橋面和舊橋鑿出區(qū)鋪設(shè)新的橋面鋪裝,將新舊橋面鋪裝鋼筋焊接,焊縫長(zhǎng)度須滿足規(guī)范要求?，F(xiàn)澆混凝土橋面板混凝土澆筑前,應(yīng)將混凝土結(jié)合面進(jìn)行鑿毛(按照施工縫來處理),其粗糙面的凸凹不小于 6mm,再進(jìn)行清洗和保濕處理;還宜在結(jié)合面處均勻涂抹界面膠,然后再澆筑混凝土(見圖 1)。

2.2 上部空心板加寬

橋梁的上部板與原橋的對(duì)應(yīng)部位橫橋向通過植筋,采用現(xiàn)澆濕接縫方式連接到一起(見圖2)。

在原橋外側(cè)邊板上植筋,待拼接部分的板架設(shè)完畢后,利用現(xiàn)澆濕接縫將原橋外側(cè)邊板與拼接部分的內(nèi)側(cè)邊板連接起來,形成原橋與拼寬部分共同受力的結(jié)構(gòu)體系。現(xiàn)澆濕接縫的混凝土宜采用UEA——補(bǔ)償收縮混凝土。為保證橋梁在施工和運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下結(jié)合面不出現(xiàn)收縮裂縫,施工前應(yīng)做好配合比試驗(yàn),控制UEA的摻量及膨脹率;混凝土澆筑時(shí),應(yīng)連續(xù)澆筑,避免出現(xiàn)接縫,還必須保證混凝土振搗密實(shí);還應(yīng)特別加強(qiáng)澆水養(yǎng)護(hù),7 d～14 d仍需繼續(xù)保濕養(yǎng)護(hù),以保證膨脹效能的繼續(xù)增長(zhǎng)。

植筋工藝是首先將舊板植入鋼筋,其埋置深度和最小厚度(距空心板邊緣距離)必須滿足產(chǎn)品要求,鋼筋和新板頂?shù)念A(yù)埋鋼筋順橋向按 10 cm間距均勻布置,待新板安裝就位后,將二者焊接。在植筋前必須檢查舊橋結(jié)構(gòu)混凝土的現(xiàn)狀,看有無裂縫等病害,確保植筋在其中能有結(jié)力。植筋孔按設(shè)計(jì)要求布孔定位后,應(yīng)采用鋼筋探測(cè)儀測(cè)定孔位處有無受力鋼筋,有鋼筋時(shí)位置適當(dāng)調(diào)整,盡量避免傷及原有鋼筋,植筋應(yīng)控制對(duì)原結(jié)構(gòu)物內(nèi)鋼筋破壞低于15%。

在舊梁板上植筋,植筋膠的變形能力起至關(guān)重要的作用,合適的彈性模量是拉力傳遞的保證,必須保證植筋膠的質(zhì)量,應(yīng)具有環(huán)保、耐高溫、耐老化的性能,要求固化后E值與混凝土相近。對(duì)于施工采用的植筋膠,在全面施工之前,均應(yīng)做植筋錨固強(qiáng)度試驗(yàn),以抗拔力為主要試驗(yàn)控制參數(shù),按設(shè)計(jì)要求的孔深鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度而不被拔出的控制要求,試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)滿足植筋深度與抗拔力匹配方可全面實(shí)施。植筋膠必須保證植入鋼筋具有耐高溫可焊性,即可在被錨固鋼筋根部焊接,采用的植筋膠不能因?yàn)殇摻畹暮附佣?降低性能要求,該項(xiàng)須做現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。同時(shí)植筋膠材料與工藝本身有關(guān),要求所采用的材料與提供材料廠商所要求的施工工藝、技術(shù)參數(shù)、指標(biāo)一致。

2.3 下部構(gòu)造加寬

避免橋梁縱向接縫的產(chǎn)生是橋梁拼寬設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)及難點(diǎn),橋梁下部蓋梁的連接方式和上部梁板連接方式是密切聯(lián)系在一起的。

本橋采用新舊橋梁蓋梁不連接的方式。采用此方案舊橋蓋梁不改變受力模式,受力明確,不必改變舊橋蓋梁內(nèi)鋼筋布置,若新橋發(fā)生沉降,可以相應(yīng)調(diào)整上部梁板,以滿足銜接要求。橋梁蓋梁在施工時(shí),首先鑿除舊橋墩臺(tái)蓋梁外側(cè)擋塊耳墻混凝土,蓋梁鑿除面需涂刷防水防腐涂料,并保證足夠的保護(hù)層厚度,以保護(hù)鑿除面的鋼筋。然后現(xiàn)澆加寬部分蓋梁,在新舊蓋梁之間可涂隔離劑,使新舊蓋梁均單獨(dú)受力。

新老結(jié)構(gòu)的不均勻沉降問題是舊橋加寬較難解決的問題。本橋舊橋已建成十五年,沉降已基本完成,而新建的拼寬部分基礎(chǔ)沉降較大,在此情況下,若不采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣硐虮M量減小新建拼寬橋的基礎(chǔ)沉降,勢(shì)必造成新橋與舊橋接縫處因新舊結(jié)構(gòu)間的不均勻沉降而產(chǎn)生過大內(nèi)力,從而危及到結(jié)構(gòu)的安全,故設(shè)計(jì)時(shí)將新橋與舊橋間的連接構(gòu)造按鉸接處理,下構(gòu)基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ),且在滿足設(shè)計(jì)要求的情況下適當(dāng)增加樁長(zhǎng)。施工時(shí)待新建拼寬部分橋面現(xiàn)澆層混凝土澆筑完成后(外側(cè)邊板處的護(hù)墻施工完畢后),新舊板間暫不連接,在橋面通過均勻堆放砂袋等方式進(jìn)行壓重,其重量與汽車荷載及防水混凝土鋪裝層的重量相當(dāng),放置 2個(gè)月 ～3個(gè)月后,等新建拼寬部分沉降基本完成后,再進(jìn)行新老結(jié)構(gòu)間的拼接。

3 結(jié)語(yǔ)

由于我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng),高速公路加寬勢(shì)在必行,舊橋的拓寬改造技術(shù)復(fù)雜、前景廣闊。在設(shè)計(jì)及施工過程中,只要處理好新舊橋梁連接、新老結(jié)構(gòu)物的不均勻沉降等問題,就一定能達(dá)到令人滿意的效果。

[1] JTG D60-2004,公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].

[2] JTG/T J22-2008,公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] JTG/T J23-2008,公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范[S].