桥梁预制安装施工技术及Ｔ梁桥的加固措施

李　昀

摘要:桥梁建成交付使用后,随着使用年限的增加桥面与桥体就会不可避免的出现一些质量问题。因此,桥梁施工方法的选择与加固措施一直都是路桥施工企业最关注的问题,本文仅对桥梁施工中的几种预制安装施工法及T梁桥的加固措施进行了相关介绍。

关键词:桥梁;施工方法;T梁;加固措施

1 几种预制安装施工法

1.1 预制安装施工法的主要特点是:由于是工场生产制作,构件质量好,有利于确保构件的质量和尺寸精度,并尽可能多的采用机械化施工;上下部结构可以平行作业,因而可缩短现场工期;能有效的利用劳动力,并由此而降低了工程造价;由于施工速度快,可适用于紧急施工工程;将构件预制后由于要存放一段时间,因此在安装时已有一定龄期,可减少混凝土收缩、徐变引起的变形。

1.2 预制安装施工法的类别

1.2.1 固定支架就地浇筑法

就地浇筑法是在桥位处搭设支架,在支架上浇筑桥体混凝土,达到强度后拆除模板、支架。

就地浇筑法施工无需预制场地,而且不需要大型起吊、运输设备,梁体的主筋可不中断,桥梁的整体性好。它的缺点主要是工期长,施工质量不容易控制;对预应力混凝土梁由于混凝土的收缩、徐变引起的应力损失比较大;施工中的支架模板耗用量大,施工费用高;搭设支架影响排洪、通航,施工期间可能受到洪水和漂流物的威胁。

1.2.2 悬臂施工法

悬臂施工法是从桥墩开始,两侧对称进行现浇梁段或将预制节段对称进行拼装。前者称悬臂浇筑施工,后者称悬臂拼装施工,有时也将两种方法结合使用。

悬臂施工的主要特点是:桥梁在施工过程中产生负弯矩,桥墩也要求承受由施工产生的弯矩,因此悬臂施工宜在营运状态的结构受力与施工状态的受力状态比较接近的桥梁中选用,如预应力混凝土T型刚构桥、变截面连续梁桥和斜拉桥等;非墩桥固接的预应力混凝土梁桥,采用悬臂施工时应采取措施,使墩、梁临时固结,因而在施工过程中有结构体系的转换存在;采用悬臂施工的机具设备种类很多,就挂篮而言,也有桁架式、斜拉式等多种类型,可根据实际情况选用;悬臂浇筑施工简便,结构整体性好,施工中可不断调整位置,常在跨径大于100的桥梁上选用;悬臂拼装法施工速度快,桥梁上、下部结构可平行作业,但施工精度要求比较高,可在跨径100m以下的大桥中选用;悬臂施工法可不用或少用支架,施工不影响通航或桥下交通。

1.2.3 转体施工法转体施工是将桥梁构件先在桥位处岸边(或路边及适当位置)进行预制,待混凝土达到设计强度后旋转构件就位的施工方法。转体施工其静力组合不变,它的支座位置就是施工时的旋转支承和旋转轴,桥梁完工后,按设计要求改变支撑情况。转体施工可分为平转、竖转和平竖几何的结合的转体施工。

转体施工的主要特点是:可以利用地形,方便预制构件;施工期间不断航,不影响桥下交通,并可在跨越通车线路上进行桥梁施工;施工设备少,装置简单,容易制作并便于掌握;节省木材,节省施工用料。采用转体施工与缆索无支架施工比较,可节省木材80%,节省施工用钢60%;减少高空作业,施工工序简单,施工迅速;当主要构件先期合拢后,给以后施工带来方便;转体施工适合于单跨和三跨桥梁,可在深水、峡谷中建桥采用,同时也适应在平原区以及用于城市跨线桥;大跨径桥梁采用转体施工将会取得较好的技术经济效益,转体重量轻型化、多种工艺综合利用,是大跨径及特大跨径桥梁施工有利的竞争方案。

1.2.4 顶推施工法顶推施工是在沿桥纵轴方向的台后设置预制场地,分节段预制,并用纵向预应力筋将预制节段与施工完成的梁体连成整体,然后通过水平千斤顶施力,将梁体向前顶推出预制场地。之后继续在预制场地进行下一节段梁的预制,循环操作直至施工完成。

顶推施工法的特点:顶推法可以使用简单的设备建造长大桥梁,施工费用低,施工平稳无噪声,可在水深、山谷和高桥墩上采用,也可在曲率相同的弯桥和坡桥上采用;主梁分段预制,连续作业,结构整体性好;由于不需要大型起重设备,所以施工节段的长度一般可取用10m-20m;桥梁节段固定在一个场地预制,便于施工管理改善施工条件,避免高空作业。同时,模板、设备可多次周转使用,在正常情况下,节段的预制周期7d-10d;顶推施工时,梁的受力状态变化很大,施工阶段的梁的受力状态与运营时期的受力状态差别较大,因此在梁截面设计和布索时要同时满足施工与运营的要求,由此而造成的用钢量较高;在施工时也可采取加设临时墩,设置前导梁和其他措施,用以减少施工内力;顶推法宜在等截面梁上使用,当桥梁跨径较大时,选用等截面梁会造成材料用量的不经济,也增加施工难度,因此以中等跨径的桥梁为宜,桥梁的总长也以500m-600m为宜。

1.2.5 逐孔施工法

逐孔施工是中等跨径预应力混凝土连续梁中的一种施工方法,它使用一套设备从桥梁的一端逐孔施工,直到对岸。有用临时支承组拼预制节段的逐孔施工法、移动支架逐孔现浇施工法、以及整孔吊装或分段节段施工法等。

2 预应力混凝土T梁桥维修加固

由于桥的交通流量较大,易造成桥面破损严重,伸缩缝开焊,严重影响行车安全,必须进行维修加固。本文仅以结构形式为45×15m预应力混凝土简支T梁,荷载标准为汽-20、挂-100的预应力T梁桥的维修加固措施为例进行介绍。

2.1 预应力混凝土T梁桥维修加固方案

对于T梁桥面仅出现的桥面混凝土磨耗问题可采取加强桥面辅装来进行维修。即:将原桥面混凝土磨耗层及沥青面层清除、凿毛,然后做双层10×10cm的Φ6、Φ8钢筋网,每5孔一联,重新焊接制作每联之间的伸缩缝,其余每孔间的桥墩缝处垫橡胶垫即可。但是仅靠加强桥面辅装,并不能彻底解决桥梁横向整体性问题,在活载作用下,其桥面梁间就会出现开裂现象,久而久之造成桥梁上部单片梁受力,不能共同承受荷载,使单片桥梁体跨中挠度加大,严重影响了桥梁的使用性能,致使梁体出现裂缝,而随跨中挠度的加大,造成桥梁稳定性较差,出现抖动、行车不稳等现象,因此有必要加强桥梁的整体性。要想彻底解决T梁桥横向联系较弱的问题,预防单片主梁受力,增强其整体稳定性,就必须加强各片主梁之间的横向联系。

2.2 解决T梁桥的维修加固问题采取的主要措施

一是增设横梁,二是更新桥面铺装,三是更换伸缩缝。关于增设横梁,可采用混凝土横梁与槽钢横梁相结合的形式。槽钢横梁形式结构新颖、轻便、施工方便,每孔可设多道,更能增加桥面的整体刚度和稳定性。

桥面铺装设计采用一次性重新铺设,并加防水层。由于该路重交通占很大比例,所以铺装设计采用双层钢筋网,并增大钢筋用量,钢筋间距10×10cm,并采用Φ10钢筋以增大铺装整体强度。为延长使用寿命和增加耐磨性,全桥范围可加铺4cm厚SMA-16改性沥青混凝土。

伸缩缝两端用钢纤维混凝土连接手段,以增加混凝土强度和耐久性,并延长伸缩缝寿命。5孔一联,确保桥梁的整体性和行车舒适性,并适应温度变化条件下桥梁的变形需要。

横梁的施工工艺:第一跨采用钢筋混凝土横梁,第二至桥结尾跨采用槽钢横梁加固技术。桥每跨有五片T梁,使用专用设备在T梁两侧翼板上各钻一孔,直径为38mm,将工字形加固钢梁架设于T梁底部,用10根高强螺栓将其固定。

然后在钻孔中,T梁底部灌注微膨胀混凝土,将高强螺栓下部工字钢梁下的外露部分用电焊划去螺丝扣后弯曲,以防止工字钢梁丢失、损坏或工字钢梁滑动,以避免影响工字钢梁的传力作用。

每跨架设五根钢梁,从而将每跨五片T梁连成一体,当桥梁受载时,五片T梁能共同受力,从而减少了单片T梁受力的大小,加强了单片T梁的承受能力,保护了T梁。

当钢梁架设完成后,桥梁受力可明显改善,当重车上桥时,T梁变形减小,不会出现单片或少量T梁单独变形情况,从而保护了桥面辅装混凝土,沥青混凝土路面无大损害,使桥面整体性得到了很大改善,较重的车辆通行时振幅明显减小,加固效果良好。