高速公路橋涵加固設(shè)計分析
時間:2022-12-11 03:39:46
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摘要:為適應(yīng)交通量的發(fā)展,有必要采取改擴建措施增加道路的通行能力,而橋梁改造是改擴建工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文以京滬高速公路沐陽段為依托,在對該路段橋涵技術(shù)狀況調(diào)查分析的基礎(chǔ)上,提出了橋梁加固設(shè)計的方案,為其他類似的工程提供指導(dǎo)。
關(guān)鍵詞:公路工程;高速公路;拓寬改造;橋涵檢測;加固設(shè)計
1工程概況
交通量統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,隨著道路交通量的增加,京滬高速新沂至淮安段在高峰時段的服務(wù)水平已有所下降,尤其是淮安至江都段的服務(wù)水平降低明顯。根據(jù)現(xiàn)有公路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)前京滬高速新沂至淮安段的已經(jīng)明顯不能適應(yīng)其功能地位的需要,有必要對限制京滬高速公路整體通行的部分路段進行改造升級,而且京滬高速已有部分路段陸續(xù)開展了改擴建工作,改造效果較好[1]。從交通量來看,京滬高速新沂至淮安段原雙向四車道的設(shè)計已經(jīng)難以滿足道路通行需求,特別是節(jié)假日的大規(guī)模擁堵表明道路通行能力受到限制,有必要采取改擴建措施提高道路的通行能力,將現(xiàn)有四車道擴建為雙向八車道,從而提高道路的整體服務(wù)水平,提升道路沿線區(qū)域城市的經(jīng)濟競爭力。橋梁作為道路改擴建工程建設(shè)的關(guān)鍵節(jié)點,有必要對橋涵現(xiàn)有運營狀況進行評定,為橋涵的加固設(shè)計提供依據(jù)。
2現(xiàn)有橋涵技術(shù)狀況評定沐陽施工
2標(biāo)段的樁號范圍為K752+150~K761+650,該標(biāo)段涉及維修加固的橋梁共5座,另有13座箱涵通道和14座圓管涵。為準(zhǔn)確定位橋涵病害位置,橋涵病害調(diào)查前應(yīng)對橋梁結(jié)構(gòu)部件進行編號。以橋梁小樁號至大樁號方向為前進方向,橋臺編號依次為0#臺和N#臺,橋梁孔號自第l孔,第2孔依次遞增至第N孔。橋梁的構(gòu)件編號對單幅橋以里程增加方向為前進方向,從左側(cè)向右側(cè)依次編號;對雙幅橋從外側(cè)向內(nèi)側(cè)依次編號,起始編號為1#。橋涵病害調(diào)查各結(jié)構(gòu)的編號見圖1。2.1橋梁的技術(shù)狀況。沐陽施工2標(biāo)涉及到維修加固的橋梁共計5座,從橋梁病害調(diào)查來看,5座橋梁的總體運營狀況良好,結(jié)構(gòu)狀況良好,主線橋梁上部結(jié)構(gòu)部分病害已經(jīng)得到處治,見表1。預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁底板存在多處裂縫病害,在運營期養(yǎng)護階段,大部分裂縫己完成封縫、灌縫處治,但現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)2座預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁橋底板存在新增的縱向裂縫,未見橫向裂縫,另有2座預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁橋的鉸縫存在滲水、析白病害,但未見明顯單板受力現(xiàn)象。裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁橋上部結(jié)構(gòu)均存在裂縫病害,個別腹板存在豎向裂縫,在運營期養(yǎng)護階段,大部分裂縫己完成封縫、灌縫處治,效果良好。現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)新沂河大橋未加固聯(lián)跨箱梁底板、腹板新增大量裂縫,新沂河大橋部分孔跨己進行體外預(yù)應(yīng)力加固和粘貼鋼板維修加固,效果良好。S245分離式立交橋部分孔跨已進行粘貼鋼板維修加固,效果良好。在對橋梁現(xiàn)有病害進行匯總統(tǒng)計之后,依據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG/TH21—2011)對全橋的技術(shù)狀況進行評定[2]。其中,評定等級為1類橋有1座,評定等級為2類橋有4座,各橋梁的結(jié)構(gòu)型式及評定等級見表2。2.2通道和涵洞的技術(shù)狀況。沐陽2標(biāo)段通道技術(shù)狀況總體技術(shù)狀況較好,存在主要病害為裂縫、鋼筋銹脹和積水。通道頂板、側(cè)墻普遍存在裂縫,部分通道裂縫較多、裂縫寬度超限,部分通道局部存在鋼筋銹脹、破損等表觀缺陷,另有少量通道鋪砌存在積水現(xiàn)象。沐陽2標(biāo)段涵洞技術(shù)狀況總體技術(shù)狀況較好,存在主要病害為積水和堵塞。箱型涵洞普遍存在積水現(xiàn)象,圓管涵洞口普遍存在雜草叢生的病害,個別洞口存在雜物堆積、洞口堵塞現(xiàn)象。2.3檢算結(jié)果匯總結(jié)論。為全面評價橋涵的使用狀況,根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTGD60—2015)的相關(guān)要求對橋涵的承載能力進行驗算分析,荷載采用公路-I。針對橋梁的具體情況,在承載能力評定計算中重點考慮新老荷載標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別、拓寬結(jié)構(gòu)對老結(jié)構(gòu)的影響、既有橋梁檢測結(jié)果對承載能力的折減、計算模型簡化等[3]。上部結(jié)構(gòu)承載能力驗算結(jié)果見表3(16m和20m跨徑的預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋上部結(jié)構(gòu)承載力較好,僅列出13m跨徑的計算數(shù)據(jù)),下部結(jié)構(gòu)承載能力驗算結(jié)果見表4,通道承載能力驗算見表5。由表3~5的驗算數(shù)據(jù)可知,3種跨徑的預(yù)應(yīng)力混凝土空心板上部結(jié)構(gòu)承載能力均較差,20m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁橋頂板跨中抗彎不滿足要求,箱型通道的承載能力全部符合要求。因此,對于承載力不滿足要求的橋梁部件應(yīng)進行加固處理。
3橋涵加固設(shè)計
結(jié)合橋梁檢測結(jié)果和該路段拓寬改造的要求確定橋梁維修加固方案,S245分離式立交橋擴建方案為拆除第3聯(lián),25m組合箱加固利用;新沂河大橋擴建方案為分離新建,左幅第2,5-6,8-9,11-12未加固的聯(lián)跨進行加固,其余均擬拼寬利用。結(jié)合橋梁病害情況,通過粘貼碳纖維布、粘貼鋼板的措施提升橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力[4]。13m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板粘貼碳纖維布抗彎加固范圍為10?!?3#板梁。16m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板粘貼碳纖維布抗彎加固范圍為10?!?3#板梁。20m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋雙柱墩蓋梁跨中粘貼鋼板抗彎加固。25m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋采用碳纖維布和鋼板抗彎加固范圍為4#梁(內(nèi)邊梁),4#梁加固范圍為全橋所有跨。對于梁體出現(xiàn)的裂縫、破損、露筋、滲水等問題,應(yīng)結(jié)合病害出現(xiàn)的橋梁結(jié)構(gòu)部位進行有針對性的處治[5]。對于縫寬小于0.15mm的裂縫,采用樹脂封閉膠進行涂刷封閉處理,對于縫寬大于0.15mm的裂縫,采用裂縫灌注膠或?qū)S铆h(huán)氧樹脂漿液進行灌縫處理。橋梁破損和露筋的部位(除護欄外),均進行鋼筋除銹阻銹和混凝土破損修補處理,混凝土修補采用的材料根據(jù)病害所在部位的重要性采用不同的材料??招陌辶旱装宕嬖谕ㄩL縱向裂縫(部分裂縫已經(jīng)進行過灌縫處治),裂縫寬度較寬,裂縫達到0.18mm,且縱向裂縫有滲水、滲水痕跡。針對裂縫貫通底板情況,考慮通過灌注水泥基灌膠料自上到下對裂縫進行封堵,使水泥基灌膠料填充到底板縱縫腔內(nèi),腔外底板通過灌縫對裂縫進行封閉。另外,在底板粘貼雙向碳纖維網(wǎng)格加固,以提高底板縱橫向抗裂性能及剛度。當(dāng)空心板梁底板存在通長縱向裂縫,縱向裂縫無滲水或滲水痕跡時,在底板粘貼雙向碳纖維網(wǎng)格加固[6]。對于空心板梁鉸縫存在通長滲水析白的病害,采用鉸縫加固方案,僅靠近墩臺處很小范圍內(nèi)鉸縫滲水可不做處理。此外,對于內(nèi)邊梁翼板未設(shè)置滴水檐的橋梁,應(yīng)增設(shè)滴水檐。對于支座存在的問題,可根據(jù)支座病害情況,逐橋逐墩對支座進行維修更換設(shè)計。對于伸縮縫的病害問題,既有橋梁伸縮縫與拼寬部分橋梁一同更換。部分下部結(jié)構(gòu)蓋梁存在明顯受力裂縫,應(yīng)采用粘貼鋼板的方案加固。
4結(jié)論
1)交通量調(diào)查是道路改擴建工程的重要依據(jù),橋梁改造設(shè)計應(yīng)與道路交通量相匹配。2)橋涵技術(shù)狀況評定不僅要對現(xiàn)有橋梁的病害情況進行調(diào)查分析,而且應(yīng)驗算橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力,確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全。3)橋梁加固設(shè)計應(yīng)結(jié)合橋涵技術(shù)狀況評定情況,根據(jù)橋梁各部件病害的具體情況,提出針對性的防治措施。
作者:朱建波 單位:中設(shè)設(shè)計集團股份有限公司