簡(jiǎn)支梁橋無(wú)伸縮縫化改造設(shè)計(jì)實(shí)例

■劉中和

（泉州路發(fā)交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，泉州 362000）

1 前言

橋梁在上部結(jié)構(gòu)梁間和橋頭處設(shè)置伸縮縫，是為了適應(yīng)橋梁縱向伸縮變形需要，使車輛平穩(wěn)通過(guò)橋面。橋梁伸縮裝置長(zhǎng)期暴露在大氣中，不間斷地承受車輛行駛造成的振動(dòng)和變形，極易造成伸縮裝置的破損并引起橋梁橋面和梁板結(jié)構(gòu)的破壞，惡化行車狀況，加劇橋頭跳車。這不僅對(duì)行車舒適性帶來(lái)不利影響，而且對(duì)行車安全埋下隱患。

為了改善伸縮縫處常發(fā)生的跳車現(xiàn)象和減少經(jīng)常更換伸縮裝置所帶來(lái)的繁重維修工作和費(fèi)用，美國(guó)最早采用無(wú)伸縮縫裝置橋梁或整體式橋臺(tái)無(wú)伸縮縫橋梁(Integral Abutment and Jointless Bridge，簡(jiǎn)稱為IAJB)。這種橋梁的主要特點(diǎn)是它的橋臺(tái)是由柔性樁基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)整體地澆筑成一體構(gòu)成的整體式橋臺(tái)，橋臺(tái)上不需設(shè)置任何伸縮裝置。IAJB 的整體性好，它的力學(xué)性能研究和工程應(yīng)用實(shí)踐也得到一定的研究[1～3]。除了新橋設(shè)計(jì)外，我國(guó)還有大量橋梁需要無(wú)伸縮縫改造，只能在原結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，造價(jià)最少，且不能過(guò)多地改動(dòng)原有的基礎(chǔ)形式。一種半整體式橋臺(tái)無(wú)伸縮縫橋梁(Semi-Integral Abutment and Jointless Bridge，簡(jiǎn)稱SIAJB)應(yīng)運(yùn)而生，它可解決下部結(jié)構(gòu)為剛性基礎(chǔ)或剛性橋臺(tái)時(shí)橋梁實(shí)現(xiàn)無(wú)伸縮縫化的問(wèn)題[4～5]。SIAJB 將下部結(jié)構(gòu)的剛性基礎(chǔ)或剛性橋臺(tái)與梁體或部分端墻采用零彎矩（類似鉸接，只傳遞軸力和剪力，不傳遞彎矩）的連接，能最小限度地把轉(zhuǎn)動(dòng)位移傳遞到剛性基礎(chǔ)或剛性橋臺(tái)上，是整體式橋臺(tái)橋的應(yīng)用延伸。

2 常見(jiàn)的無(wú)伸縮縫橋梁改造設(shè)計(jì)方案

橋梁的無(wú)伸縮縫改造形式主要通過(guò)構(gòu)造措施或者更換材料方法實(shí)現(xiàn)，其中常見(jiàn)的四種無(wú)伸縮縫橋梁的橋臺(tái)形式，如圖1～圖4 所示。

圖1 和圖2 分別為柔性基礎(chǔ)半剛性橋臺(tái)和剛性基礎(chǔ)半整體式橋臺(tái)。前者通過(guò)設(shè)置橋臺(tái)端墻和滑移層實(shí)現(xiàn)伸縮縫的功能，適用于柔性基礎(chǔ)。后者則采用乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）泡沫材料，適用于剛性基礎(chǔ)。

圖1 柔性基礎(chǔ)半整體式構(gòu)造

圖2 剛性基礎(chǔ)半整體式構(gòu)造

圖3 是端擋墻半整體橋臺(tái)，采用了橋臺(tái)和端擋墻分離的形式。圖4 則是澳大利亞式半整體橋臺(tái)勾著形式，將擋墻和橋臺(tái)作為整體，采用樁基礎(chǔ)，擋墻后則留有空隙。

圖3 帶端擋墻半整體式構(gòu)造

圖4 澳大利亞式半整體式構(gòu)造

在無(wú)伸縮縫橋的發(fā)源地和應(yīng)用最廣的美國(guó)，除了兩種最常用IAJB 和SIAJB 外，還有一種名叫“橋面延伸橋”(Deck Extension Bridge)的無(wú)伸縮縫橋型，其應(yīng)用程度僅次于IAJB 和SIAJB。它主要有兩種形式，見(jiàn)圖5和圖6。

圖5 分離式滑動(dòng)延伸板構(gòu)造

圖6 合成式滑動(dòng)延伸板構(gòu)造

3 橋梁無(wú)伸縮縫改造設(shè)計(jì)方案實(shí)例

3.1 橋梁概況

枷楠一號(hào)橋位于泉州市安溪縣金谷鎮(zhèn)的西面，中心樁號(hào)K115+420.00，上部結(jié)構(gòu)采用4×20m 的裝配式預(yù)應(yīng)力砼空心板，先簡(jiǎn)支后連續(xù)，下部構(gòu)造中橋墩采用柱式橋墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；橋臺(tái)采用柱式臺(tái)身，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)?？傮w布置見(jiàn)圖7 和圖8。設(shè)計(jì)荷載：公路-Ⅱ級(jí)；橋面寬度凈-7.49m（行車道）+0.5m（防護(hù)欄）；設(shè)計(jì)安全等級(jí)：二級(jí)。

圖7 總體布置圖 （單位：cm）

圖8 上部構(gòu)造橫斷面圖 （單位：cm）

3.2 無(wú)伸縮縫改造設(shè)計(jì)方案

全橋采用滑移式半整體式橋結(jié)構(gòu)形式，即通過(guò)采用簡(jiǎn)支變連續(xù)橋跨、滑移式半整體橋臺(tái)等方式取消了橋梁全部伸縮裝置的結(jié)構(gòu)。詳見(jiàn)圖9。

圖9 半整體橋臺(tái)、連續(xù)的橋跨構(gòu)造立面圖

（1）簡(jiǎn)支變連續(xù)橋跨指空心板預(yù)制安裝后，在墩頂現(xiàn)澆連續(xù)段及鉸縫，形成連續(xù)體系。現(xiàn)澆連續(xù)段處的預(yù)制空心板、橋面板內(nèi)縱向鋼筋應(yīng)保證其搭接長(zhǎng)度和焊接質(zhì)量。與相鄰跨連續(xù)的預(yù)制空心板端部，必須將浮漿、油污清洗干凈并鑿毛，以保證新老混凝土結(jié)合牢固。詳見(jiàn)圖10。

圖10 墩頂現(xiàn)澆連續(xù)段鋼筋構(gòu)造立面圖 （單位：cm）

（2）滑移式半整體橋臺(tái)指主梁與搭板通過(guò)主梁上層主筋插入搭板進(jìn)行聯(lián)接，搭板下面鋪設(shè)3cm 細(xì)砂層，主梁端部設(shè)置端梁，與臺(tái)后填土之間留有縫隙，用可壓縮的泡沫材料填充，使梁體水平位移不受約束或少受約束。搭板底澆筑階梯式泡沫混凝土使梁端傳來(lái)的變形被有效的吸收，減少對(duì)路基材料的影響。梁體由于溫度變形產(chǎn)生的伸縮量通過(guò)設(shè)置在滑移式半整體式橋臺(tái)后的接縫構(gòu)造予以吸收。詳見(jiàn)圖11。

圖11 橋臺(tái)無(wú)伸縮縫構(gòu)造立面圖 （單位：cm）

3.3 施工工藝要求

（1）預(yù)制空心板在起吊、運(yùn)輸、安裝過(guò)程中，應(yīng)始終保持板體處于簡(jiǎn)支狀態(tài)，空心板平移時(shí)，兩端應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，注意板體水平及平穩(wěn)，防止板體受扭、傾斜甚至傾覆。

（2）結(jié)構(gòu)連續(xù)一聯(lián)上構(gòu)施工順序：空心板預(yù)制→空心板安裝，澆注墩頂、橋臺(tái)現(xiàn)澆連續(xù)段及鉸縫，形成連續(xù)體系→澆筑橋面現(xiàn)澆層→澆筑瀝青混凝土鋪裝及附屬設(shè)施→成橋。

（3）墩頂現(xiàn)澆連續(xù)段處的預(yù)制空心板、橋面板內(nèi)縱向鋼筋應(yīng)保證其搭接長(zhǎng)度和焊接質(zhì)量。與相鄰跨連續(xù)的預(yù)制空心板端部，必須將浮漿、油污清洗干凈并鑿毛，以保證新老混凝土結(jié)合牢固。

（4）預(yù)制空心板簡(jiǎn)支安裝時(shí)，應(yīng)設(shè)置臨時(shí)支座，待橋面現(xiàn)澆層混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后才能拆除。

（5）墩頂現(xiàn)澆段、橋臺(tái)現(xiàn)澆段的混凝土宜在一天中氣溫相對(duì)較低時(shí)段澆筑，且一聯(lián)中的混凝土應(yīng)一次澆筑完成。

（6）全橋結(jié)構(gòu)體系與搭板的合攏溫度按20℃設(shè)計(jì)。

（7）在無(wú)縫橋梁合攏之前，應(yīng)保證梁體混凝土早期收縮與徐變順利完成。

（8）澆筑橋臺(tái)現(xiàn)澆段時(shí)應(yīng)注意預(yù)留臺(tái)后和主梁間的伸縮寬度。

（9）臺(tái)后結(jié)構(gòu)的施工在路基與基層（水穩(wěn)層和泡沫砼）完成后；先進(jìn)行枕梁的開挖與澆筑；待搭板鋼筋綁扎完成后，再將聯(lián)接鋼筋與搭板縱筋焊接，最后澆筑搭板混凝土與主梁形成整體。從而完成全橋施工。

（10）橋梁的施工及使用過(guò)程應(yīng)實(shí)行嚴(yán)格管理，在橋面現(xiàn)澆層未達(dá)到設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)前的整個(gè)施工過(guò)程，禁止車輛通行；使用過(guò)程必須進(jìn)行定期檢查和維護(hù)。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，該無(wú)伸縮縫化改造設(shè)計(jì)的橋梁已順利完工，且已開放通行半年。橋梁各部件狀況良好，橋面平整，行車順暢。取消伸縮縫后，無(wú)橋頭跳車現(xiàn)象，行車舒適度大大提高，行車噪音也明顯降低。橋梁的無(wú)伸縮縫化改造，取消伸縮縫，減少或甚至取消支承，整個(gè)橋梁成為一個(gè)整體（部分整體）結(jié)構(gòu)，使得結(jié)構(gòu)的整體性、安全性、耐久性使用性和經(jīng)濟(jì)性等全面提高。

[1]Zordan T,Briseghella B,Lan C.Analytical Formulation for Limit Length of Integral Abutment Bridges[J].Structural Engineering International,2011,21(3):304-310.

[2]洪錦祥,彭大文.永春縣上坂大橋的設(shè)計(jì)——無(wú)伸縮縫橋梁的應(yīng)用實(shí)踐[J].福建建筑,2004(5):50-52.

[3]彭大文.無(wú)伸縮裝置橋梁的發(fā)展[J].福州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2001,2.

[4]王天利.半整體式橋臺(tái)無(wú)縫橋梁研究[D].西安:長(zhǎng)安大學(xué),2003.

[5]王進(jìn),翟紅麗,王承格.加拿大半整體式無(wú)縫橋梁的基本性能及工程應(yīng)用[J].公路交通科技:應(yīng)用技術(shù)版,2013(003):234-237.