凤冠桥拓宽改造技术

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　　摘 要：本文介绍凤冠桥拓宽改造设计与施工关键性环节：方案选择、可行性验算、总体设计、结构整体性工作设计（墩台和桥面整体性工作设计）、墩基加固设计和重、难点施工控制（旧桥边梁增设横隔板、墩台锚固、墩基注浆和旧墩斜交扭正），以及桥梁的检测试验情况，对于类似桥梁的处理具有指导作用。
　　关键词：旧桥；改造；设计；施工；加固
　　中图分类号：U445.72 文献标志码：A 文章编号：1671-7953(2009)02-0037-03
　　
　　1 基本情况
　　
　　凤冠桥位于省道岭文线K54+640处，为两跨钢筋混凝土简支T梁桥，每孔跨径17.3m，原桥始建于1966年，采用4片主梁与3根横隔梁整体现浇而成，桥面宽度为净6.5+2×0.25m安全带，无设计和竣工资料，设计荷载等级估计为汽-13，拖-60。为适应现代交通发展需要，该桥在2000年路线改建提级之后两年进行拓宽改建。
　　
　　2 桥梁加宽方案
　　
　　根据地形并考虑与路线的衔接，拟在上游对桥单边加宽，加宽部分的跨径、孔数、墩台均根据旧桥设置，加宽组合宽度拟为净12+2×1.5m人行道，按这一方案确定增加梁片数、截面型式和墩台加宽宽度。本桥经横断面布置采用上游加宽3片T梁。
　　
　　3 桥梁加宽验算
　　
　　由于原桥无历史设计和竣工资料，故桥梁加宽方案的可行性要通过验算来确定。先计算原桥在设计荷载（汽-13，拖-60）不利组合作用下的内力，再计算按照方案拓宽时在新设计荷载（汽-20，挂-100）不利组合作用下的内力，经二者内力对比，得到拓宽前后内力增加系数在0.826~1.279之间，结构安全，能够满足现行公路－Ⅱ荷载的要求，说明方案可行，故本工程应着力解决桥梁的整体性和防止桥梁不均匀沉降。
　　
　　4 桥梁总体设计
　　
　　桥梁截面尺寸见图1。旧梁尺寸为实量，新梁尺寸参照《公路桥涵标准图》编号JT/GQB 013-73［1］，标准跨径为20m的T梁截面。由于实际旧梁跨径为17.3m，且端隔板与梁端平齐，故对标准图的梁长和隔板位置作了修正，并依据验算结果对梁体钢筋作了修正，而钢筋规格不变。考虑施工困难，将标准图中梁腹厚度由18cm增加到20cm，隔板厚度由14cm增加到16cm。
　　新旧桥梁高相差25cm采用在加宽墩帽上浇筑C20支承垫石来弥补，垫石布设Φ8@9双层钢筋网片与墩帽连接，并在垫石四角埋入4根Φ25的Ⅱ级钢筋加强固定。
　　
　　
　　5 结构整体性工作设计
　　
　　5.1 墩台整体性设计
　　新旧墩台整体性采用Φ25的Ⅱ级钢筋作为锚筋联接，长度100cm，新旧墩台各锚入50cm，间距60~100cm（旧墩台为片块石砌体），梅花型布置。台身接触面浇筑100cm厚C20片石混凝土，墩身浇筑C20素混凝土，台身与墩基浇筑C15片石混凝土［2-3］。旧台帽凿除长45cm混凝土，旧墩帽则凿除半圆端混凝土，在距旧墩台身外侧30cm处垂直锚入3根Φ25长60cm的Ⅱ级钢筋，在浇筑加宽墩台帽时，该锚筋与墩台帽钢筋一并浇入形成整体。
　　5.2 桥面整体性工作设计
　　5.2.1 新旧梁连接设计
　　在旧桥上游边梁外加设横隔梁，自旧隔梁外延，用锚固螺栓连接，在隔板位置翼缘板和梁肋上锚入膨胀螺栓，新增隔板钢筋与膨胀螺栓点焊固定浇筑隔板C35混凝土，增加的横隔板与拓宽新梁横隔板焊接形成整体［2-3］。
　　5.2.2 桥面连续、整体设计
　　将桥做成连续。新梁按连续构造进行设计，旧梁连续则采用凿除墩顶两梁端混凝土，露出主筋后焊接2根Φ25Ⅱ级钢筋，并在铺装层上除铺装层钢筋网外另在梁端接头处加设2m长Φ12的Ⅱ级钢筋网片加强，同时在新旧翼板接缝处采用同样方案加强设计，提高该处的抗弯刚度和整体性能。
　　
　　6 墩基加固设计
　　
　　经探查，该桥属天然浅基。原墩基为单层现浇混凝土，分两次浇筑，底层高2m，在下游中间出现一条竖向裂缝，最大缝宽达2cm，上层厚30cm未出现裂缝［4］。另外基础淘空，空洞极大，为避免墩基裂缝扩展和发生不均匀沉降，对墩基进行包大增设一层基础设计，包大部分设置锚杆与旧墩连接，同时对淘空基础压注水泥浆充填，并可加固地基。
　　
　　7 重、难点施工控制
　　
　　7.1 旧桥边梁增设横隔板施工控制
　　7.1.1 钢筋施工控制
　　根据设计图进行旧桥边梁隔板和螺栓放样，确定隔板和螺栓位置后进行打毛、钻孔，钻孔切忌触及旧梁钢筋，可在隔板范围内适当调整，钻进时须小心谨慎，尽量避免对旧梁造成额外损伤。钻好后按设计安装隔板主筋，其中两根通长布置，在背面弯起焊接牢固以加强受力联系，然后在隔板位置的旧梁翼板上凿洞，洞的大小以能满足浇筑隔板混凝土并振捣密实为宜。隔板分布钢筋则采用与旧梁和翼板锚固的膨胀螺栓焊接连接，钢筋焊接等工艺的质量要求须满足施工规范规定［5］。
　　7.1.2 现浇隔板混凝土材料控制
　　根据洞口大小采用粒径4cm以下碎石，混凝土标号与新梁同标号，大于旧梁标号。其它按施工规范要求控制。
　　7.1.3 现浇隔板背面栓钉封锁
　　隔板浇筑完成后，用剩余混凝土将隔板背面的角钢、螺栓和钢筋进行封闭处理。由于体积小，操作空间受限无法振捣，混凝土只能一点点喂进，敲击模板使其密实。
　　7.2 墩台锚固钢筋施工控制
　　采用风钻钻孔，孔位固定在完整石块或混凝土上，孔深50cm，当天工作班钻完后用空压机吹气清孔，然后拌制1∶1掺适量中细砂的水泥浆固结钢筋，采用早强型水泥。浆液必须充满孔洞，且在浆液凝固期间禁止扰动钢筋。
　　7.3 墩基淘空注浆施工控制
　　在包大墩基施工中浇筑混凝土前，在墩基周边预先布设并固定好数根口径1寸的导管，导管要求能承受足够压力，间距在1m左右，导管下口伸入墩基内约一半，上口露出基顶15~20cm，浇筑包大基础混凝土时避免导管产生过大偏移失效，必须及时纠正。
　　注浆浆液采用早强型水泥按水灰比1∶1配制，筛去浆液中的结块，经灌浆机压注，压力控制在3.5公斤左右，几个导管循环压注，达到压力均衡，最后压注的浆液要从其它导管中冒出才算结束。
　　7.4 旧墩斜交扭正
　　通过桥墩放样发现，旧桥墩与桥轴线不成直角，与桥轴垂直线偏角约10°，为使新桥受力状态能够符合计算结果且施工方便，拓宽新桥按验算跨径即17.3m进行放样施工。
　　
　　8 桥梁检测与静载试验
　　
　　该桥改造后经检测与荷载试验，结果如下：
　　8.1 应变情况
　　实测中性轴位置与按考虑桥面铺装层混凝土共同作用情况的计算值吻合，各梁梁底应变横向分布趋势与计算分布基本一致。各梁的应变校验系数介于0.56～0.79之间，满足要求。测点在控制加载程序时的相对残余变位（应变）与实测总变位（应变）的比值＜0.1，满足要求，结构接近弹性工作状态。
　　8.2 挠度情况
　　全桥跨中测点满载时挠度计算值与实测值之差在0.8~1.2mm，各梁挠度校验系数介于0.74～0.76之间，荷载直接作用区域各测点挠度校验满足要求。
　　8.3 裂缝情况
　　试验满载时有2根旧梁裂缝宽度稍微超过允许值，但卸载后所有裂缝闭合情况均良好。
　　以上说明主桥主梁结构刚度和抗裂性能均满足要求。
　　
　　9 结语
　　
　　该桥拓宽改造后经多年使用观察，未发现有明显的开裂、破损、变形、沉降、渗水或泛碱等病害，说明改造技术可行，同时有效利用了旧桥，经济合理。
　　
　　参考文献
　　［1］ (JT/GQB 013-73) .公路桥涵标准图［S］.
　　［2］ (JTG 021-89).公路桥涵设计通用规范［S］.
　　［3］ （JTJ023-85）.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范［S］.
　　［4］ （JTJ024-85）.公路桥涵地基与基础设计规范［S］.
　　［5］ 公路桥涵设计手册――梁桥（上）［M］.北京：人民交通出版社，1996.

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