城市跨线桥置换梁改造施工技术

朱奋鹏

（佛山市三水区公路养护中心，广东 佛山528100）

1 工程概况

佛山市桂花岛至仙湖段改造工程（一期），施工路段工程量主要包括路基、路面工程和旧桥改造工程，沿线桥梁共15座，其中，大桥3座,中桥10座及人行天桥2座，共计1 512 m。沿线多处与其他干道交叉立交桥改造，由于处于跨区主干道，车流量辆较大。尤其上下班高峰期，施工过程要考虑到在施工过程减少对现道路运营和周边环境的扰动影响，还应评估未来车流量及桥梁荷载不断加大所带来桥梁耐久性性能，在改造施工中应将着力点放在桥梁结构稳定性上面。

2 跨线桥改造的原则

1）安全、质量可靠、经济高效、节能环保。

2）在改造工作中，根据桥梁上部结构的特点采取顶升处理措施，辅以局部新建拓宽的技术手段，完成对桥梁的改造工作。待各项工作落实到位后，要求桥梁可维持原受力状态，以维持稳定。

3）经桥梁改造后，结构的极限承载能力需满足要求。

4）合理应用病害处理措施，尽可能消除桥梁的病害，使桥梁结构具有完整性与耐久性。

5）改造施工全程均不可造成过多的扰动性影响，着重考虑2点：（1）尽可能避免对相交道路运营秩序的干扰，同时需满足现场施工以及既有交通正常运行的要求；（2）在改造工作中，需考虑到与路基的衔接平顺性与稳定性要求。

3 方案的提出及对比分析

跨线桥不仅是该改扩建工程的重点内容，还是景观打造的关键着力点，因此，要注重交通功能与景观功能并重、多重效益相均衡的效果，以切实提高改扩建后桥梁的综合使用水平。

3.1 方案的提出

立足于现场实际条件，提出如下2种方案。

3.1.1 方案一即“原桥顶升+侧面拼宽”。具体包括4部分内容。

1）根据既有桥的分布特点，在其两侧新建两幅完整桥梁，参照旧桥的结构型式以及孔跨布置方案，按相同的方法建设桥梁。

2）拆除旧桥边护栏，再按照规范布设纵向伸缩缝。

3）考虑到桥梁与提升后路线平顺衔接的基本要求，对箱梁采取顶升处理措施，同时以重铺路面的方式改进其厚度。

4）对于现有的路侧管线，在不影响其正常使用的前提下，采取改迁措施。

改造后的断面情况，见图1所示。

图1 方案一改造横断面

3.1.2 方案二

即“原桥下部利旧+更换上部梁体”。具体包括4部分内容。

1）桥梁下部结构予以保留，即该部分仍投入使用。

2）对上部混凝土梁体采取拆除处理措施，更换为加宽的轻质高强钢梁。

3）不再采用原墩柱顶双支点的方案，即转为单支点的布设方案。

4）桥台拼宽，以便其能够与加宽路基稳定衔接。在此方案中，无须增加桥墩桩基，可以有效减少路侧管线的改迁量。改造后的断面情况，见图2所示。

图2 方案二改造横断面

3.2 方案比较分析及选择

从多角度切入，对前述所提的2种方案展开对比分析，选定综合应用效果较佳的方案。

1）施工周期层面的对比分析。方案一的施工内容较多，例如改路改管、新建桥梁拼宽等均是重点内容，各自又包含较多的细分工序，因此施工周期较长，需达到18个月左右；相比之下，方案二所涵盖的施工内容较少，无大量的改路迁管工作，施工周期明显缩短，约12个月。

2）结构受力层面的对比分析。方案一中，在长时间使用后，新旧桥梁将出现不同程度的差异沉降现象，可见桥面有开裂问题，变形缝也易受损；相比之下，方案二采取的是整体置换主梁的方式，可以有效保证上部结构的完整性与稳定性。

3）行车视野层面的对比分析。方案一中，新增桥墩，此时桥下同一排需布设4根墩柱，空间阻隔现象较为明显，行车视野不够宽敞，存在一定的盲目；相比之下，方案二不会对原桥下视野造成影响。

综合分析可知，方案二在施工周期、结构受力、行车视野方面均具有更为突出的应用优势，因此更具可行性，可作为桥梁改造的施工方案。

4 桥梁结构的设计

4.1 总体设计思路

在跨线桥施工中，针对老桥分幅箱梁采取拆除措施；根据桥墩的结构特点做适当的改造，随后配套支座；组织新建整幅连续钢箱梁的吊装作业；有效处理拼宽桥台，使该部分能够与路基平顺衔接；全桥孔跨布置4×30 m+3×30 m+30.002 m+30.014 m+30.002 m+30.003 m。

4.2 上部结构的设计

原桥梁中，上部结构以斜腹板预应力连续箱梁为主，其尺寸为梁高1.8 m、顶宽9.25 m，统一拆除该处的梁体以及支座构件。为确保改造处理后下部结构的稳定性，对新建上部结构的类型做出优化，即采用的是钢结构，由此减轻自重，避免下部结构因承重量过大而失稳。相关参数：（1）标准梁高1 800 mm，顶板及底板标准段厚度均为14 mm，各墩底板厚度适当增加，即18 mm；（2）腹板标准段按14 mm的厚度予以控制，中支点、端支点2处均适当增加，即24 mm、20 mm。

考虑到曲线段预制加工的便捷性要求，在箱梁顶板、底板以及腹板处设置板肋。此外，超高渐变段鱼腹梁底部外形需维持原状，并针对翼缘端部高度及横隔板高度做适当的调整，此举目的在于使其可以有效地适应横坡变化。

4.3 下部结构的设计

在原桥梁结构中，桥墩采用的是板式花瓶墩，为满足道路纵断要求，针对部分墩柱采取加高措施；对于剩余的无须加高的墩柱，则在凹槽处凿毛植筋，组织混凝土浇筑作业，通过混凝土材料的应用，将凹槽填平。在设计方案中，对墩顶支座位置做出调整，此时支座垫石需重新定位，在此基础上将预埋筋同步植筋埋入。

原桥梁结构组成采用的是带群桩基础的U形桥台。实施改造工作时，在旧台两侧新建了L形桥台。此外，考虑到新老桥台2部分的连接稳定性要求，二者之间不设断缝，而是通过侧面植筋的方式浇筑为一体，因此，待伸缩缝拆除工作落实到位后，按横向全宽重装。与此同时，为保证拼宽承台具有足够的稳定性，在其下方设2根φ1 m的钻孔灌注桩，以免后期出现沉降[1]。

5 技术要点

5.1 抗震设计

支座按能力保护构件设计，考虑的是第二级设防水准地震作用条件，应保证此时支座仍可维持稳定的状态。经主梁减重以及塑性设计检算后得知，现状墩柱的质量可靠，能够满足抗震要求。然而，在对支座采取改造措施后，其吨位会有所增加，但墩顶空间的限制作用较强，不具备采用减震和隔震型支座的条件，由此加大了支座的设计难度。

针对该问题，可采取2项措施：（1）合理压缩支座安装空间，以尽可能减小空间的限制性作用；（2）优化上部结构，减小结构的自重。经多次检算后，确定最终的支座形式，即JQZ（Ⅲ）抗震型新型球钢支座，其在满足抗震要求的同时，还能够有效适应相对有限的空间。

5.2 耐久性

考虑到主体结构100年设计使用年限的要求，需对结构采取防腐措施，主要内容包括2方面。

1）混凝土质量的提升。（1）可制备适量新混凝土以便浇筑拼宽桥台；（2）加强对混凝土质量的控制，选取原材料并按规范拌和，以保证混凝土具有较突出的综合性能，如抗裂性、体积稳定性等；（3）在台身及基础部位，适当加大保护层的厚度，从而起到防护的作用。

2）钢构件防腐。（1）通过箱内除湿和防腐涂装2种方法的综合应用，达到全面防护钢构件的效果；（2）在箱室内配套抽湿设备，通过此装置的应用，调节钢箱内部的湿度，使相对湿度长期稳定在45%以内；（3）对钢结构表面涂装，提高对外部的抵御水平，以免在水体等外界环境因子的侵蚀作用下而发生腐蚀；（4）配套完善的排水系统，增强排水效果；（5）在支座等关键的部位预留检修空间，以便后续可高效开展检修工作。

6 结语

该节点跨线桥改造充分考虑到安全、质量、经济效益和美观感等多重要求，以全局化的工程理念为指导，并采用换梁的方法组织跨线桥拓宽改造工作，可以有效提高桥梁的通行能力，从而解决桥跨遇地震时抵抗力不足、受腐蚀等问题，综合应用效果较佳。