浅析高速公路中小跨径桥梁的加宽设计

2011-04-14王令斌湛秀玲

山西建筑 2011年8期

王令斌湛秀玲

1 概述

随着我国经济的高速发展,特别是随着汽车保有量的快速增加,许多高速公路的通行能力和服务水平已经不能满足交通量增长的要求,经常出现较为严重的拥挤和堵车现象。

随着深圳经济的进一步发展及人民生活水平提高,梅观高速公路梅林关口交通压力日益增大,车辆拥堵情况比较严重,已经成为影响梅观高速公路通行能力的一个重要因素,为此,梅林收费站拓宽改造的必要性较为紧迫。横岭中桥是深圳市梅观高速公路紧邻梅林收费站的一座跨路中桥,建成于 1995年,桥梁全长43.3m,上部结构形式为3×13m的预应力混凝土空心板,横向布设 15片梁,斜交角为 120°;下部结构形式为柱式墩,肋式桥台,桩基础。

2 加宽设计

本桥根据项目总体加宽要求,只需加宽右侧,加宽设计原则要求跨径、结构形式和伸缩缝设置位置等要与旧桥保持一致,即以“同结构、同跨径、上连下不连”的原则加宽。

“上连下不连”是将新旧桥上部结构连接在一起形成整体,盖梁处设缝隔离,互不连接。该方法既能保证桥面接缝处平整,又可共同受力,同时避免下部结构刚性连接对桥梁结构的不利因素。上部结构采用同结构、同跨径,受力模式简洁,新旧结构受力一致,有利于力的横向传递。

2.1 桥面加宽

该旧桥桥面铺装厚度16 cm,为10 cm现浇混凝土调平层+6 cm防水混凝土铺装。桥梁加宽部分采用相同厚度的桥面铺装。

桥面铺装施工时,应先凿除旧桥护栏,手工凿除 75 cm范围内的桥面混凝土铺装,然后在加宽桥面和旧桥凿出区铺设新的桥面铺装,将新旧桥面铺装钢筋焊接,焊缝长度须满足规范要求。现浇混凝土桥面板混凝土浇筑前,应将混凝土结合面进行凿毛(按照施工缝来处理),其粗糙面的凸凹不小于 6mm,再进行清洗和保湿处理;还宜在结合面处均匀涂抹界面胶,然后再浇筑混凝土(见图 1)。

2.2 上部空心板加宽

桥梁的上部板与原桥的对应部位横桥向通过植筋,采用现浇湿接缝方式连接到一起(见图2)。

在原桥外侧边板上植筋,待拼接部分的板架设完毕后,利用现浇湿接缝将原桥外侧边板与拼接部分的内侧边板连接起来,形成原桥与拼宽部分共同受力的结构体系。现浇湿接缝的混凝土宜采用UEA——补偿收缩混凝土。为保证桥梁在施工和运营状态下结合面不出现收缩裂缝,施工前应做好配合比试验,控制UEA的掺量及膨胀率;混凝土浇筑时,应连续浇筑,避免出现接缝,还必须保证混凝土振捣密实;还应特别加强浇水养护,7 d～14 d仍需继续保湿养护,以保证膨胀效能的继续增长。

植筋工艺是首先将旧板植入钢筋,其埋置深度和最小厚度(距空心板边缘距离)必须满足产品要求,钢筋和新板顶的预埋钢筋顺桥向按 10 cm间距均匀布置,待新板安装就位后,将二者焊接。在植筋前必须检查旧桥结构混凝土的现状,看有无裂缝等病害,确保植筋在其中能有结力。植筋孔按设计要求布孔定位后,应采用钢筋探测仪测定孔位处有无受力钢筋,有钢筋时位置适当调整,尽量避免伤及原有钢筋,植筋应控制对原结构物内钢筋破坏低于15%。

在旧梁板上植筋,植筋胶的变形能力起至关重要的作用,合适的弹性模量是拉力传递的保证,必须保证植筋胶的质量,应具有环保、耐高温、耐老化的性能,要求固化后E值与混凝土相近。对于施工采用的植筋胶,在全面施工之前,均应做植筋锚固强度试验,以抗拔力为主要试验控制参数,按设计要求的孔深钢筋达到屈服强度而不被拔出的控制要求,试验结果应满足植筋深度与抗拔力匹配方可全面实施。植筋胶必须保证植入钢筋具有耐高温可焊性,即可在被锚固钢筋根部焊接,采用的植筋胶不能因为钢筋的焊接而失效,降低性能要求,该项须做现场试验。同时植筋胶材料与工艺本身有关,要求所采用的材料与提供材料厂商所要求的施工工艺、技术参数、指标一致。

2.3 下部构造加宽

避免桥梁纵向接缝的产生是桥梁拼宽设计中的重点及难点,桥梁下部盖梁的连接方式和上部梁板连接方式是密切联系在一起的。

本桥采用新旧桥梁盖梁不连接的方式。采用此方案旧桥盖梁不改变受力模式,受力明确,不必改变旧桥盖梁内钢筋布置,若新桥发生沉降,可以相应调整上部梁板,以满足衔接要求。桥梁盖梁在施工时,首先凿除旧桥墩台盖梁外侧挡块耳墙混凝土,盖梁凿除面需涂刷防水防腐涂料,并保证足够的保护层厚度,以保护凿除面的钢筋。然后现浇加宽部分盖梁,在新旧盖梁之间可涂隔离剂,使新旧盖梁均单独受力。

新老结构的不均匀沉降问题是旧桥加宽较难解决的问题。本桥旧桥已建成十五年,沉降已基本完成,而新建的拼宽部分基础沉降较大,在此情况下,若不采取适当的措施来消除或尽量减小新建拼宽桥的基础沉降,势必造成新桥与旧桥接缝处因新旧结构间的不均匀沉降而产生过大内力,从而危及到结构的安全,故设计时将新桥与旧桥间的连接构造按铰接处理,下构基础采用桩基础,且在满足设计要求的情况下适当增加桩长。施工时待新建拼宽部分桥面现浇层混凝土浇筑完成后(外侧边板处的护墙施工完毕后),新旧板间暂不连接,在桥面通过均匀堆放砂袋等方式进行压重,其重量与汽车荷载及防水混凝土铺装层的重量相当,放置 2个月～3个月后,等新建拼宽部分沉降基本完成后,再进行新老结构间的拼接。