钢结构桥梁在危桥抢修项目中的应用

李丹

（甘肃博睿交通重型装备制造有限公司，兰州730000）

1 危桥抢修研究背景

因20世纪期间桥梁设计荷载要求偏低和规划施工不合理等内因以及在使用过程中自然界的侵蚀和超载等外因，我国当时修建的部分桥梁正慢慢变成危桥。2010年，我国的危桥的数量级达到93 500 座。危桥改造已成为桥梁工程领域一个重要的研究方向，开展钢结构桥梁在危桥抢修项目中的应用及技术方面的研究具有非常现实的工程应用价值。

2 项目概况

G22 青兰高速巉柳五十五桥上部结构为1-40 m 钢筋混凝土刚架拱，由4 片拱架组成，中心间距为3.2 m，矢高5 m，矢跨比为1/8，下部结构为U 形台，桩基础。桥宽布置为0.5 m（防撞墙）+9.15 m+0.5 m（防撞墙），原桥面设计为5 cm 沥青铺装层，设计荷载等级为汽-15、挂-80，该桥于2001年建成通车。由于桥位附近设有物流园及多家工厂，受重载运输车辆影响[1]，桥梁病害发展迅速，桥梁运营存在安全隐患，2013年曾对拱片进行了粘贴钢板加固，桥面铺装更换为钢筋混凝土。

桥址现状，根据甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司《G22 青兰高速K1855+210 壕柳五十五桥检测报告》（BG-2020-QLJ-0916），巉柳五十五桥关键受力部位存在较多裂缝，最大裂缝宽度为1.28 cm。拱圈实测线形与设计线形最大偏差为7.7 cm。本桥理论计算第1 阶自振频率为4.49 Hz，实测第1 阶自振频率为4.22 Hz，刚度略有降低。根据检测报告，巉柳五十五桥技术状况评定为4 类，桥梁已经不能满足设计荷载等级要求，建议拆除重建。

3 方案比选

新建桥梁方案考虑到跨越壕柳高速公路，为降低对桥下通行车辆的干扰，同时针对巉柳五十五桥交通量大，重型车辆多，拟采取3 种方案进行对比。

3.1 方案一

该方案采用简支结构，桥面连续的构造，主梁梁高1.5 m，下部结构采用桥台、钢管拱混凝土桥墩，基础采用钻孔灌注桩。除拆除旧桥上部结构外，仅凿除部分桥台台帽混凝土；由于一跨钢梁仅66 t，可利用4 台吊机同时起吊，施工便利；桥面采用现浇压型钢板组合桥面板，实现了无支架快速浇筑，施工工期较短。

3.2 方案二

该方案采用一跨简支结构，主梁梁高2.5 m，下部结构采用凳式桥台，基础采用钻孔灌注桩。除拆除旧桥上部结构外，还需凿除原桥台台身侧墙等部分，拆除工作量大；一跨波形腹板钢梁，自重较大，吊机无法一次性安装，需要搭设临时支架进行拼装，桥面采用现浇混凝土桥面板，该方案施工工艺较为复杂，工期较短。

3.3 方案三

该方案采用一跨简支结构，主梁梁高2.3 m，横向布置3 个小箱梁，下部结构采用凳式桥台，基础采用钻孔灌注桩。除拆除旧桥上部结构外，还需凿除原桥台台身侧墙等部分，拆除工作量大；一孔小箱梁，自重较大，采用架桥机吊装，租赁成本较大；采用吊机无法一次性安装，需要搭设临时支架作为支撑。小箱梁预制加工需要制梁场地，混凝土施工周期长，对周边环境影响较大。3 个方案主要影响因素对比如表1所示。

表1 方案比较表

方案桥位处设有物流园及多家工厂，为缩短工期，尽快通车，同时考虑经济性等因素，采用方案一工字钢-钢混组合梁。

4 主要材料及性能指标

4.1 主要材料

主要材料有：

1）钢主梁顶、底板、腹板：Q420ME 钢材；

2）钢横梁顶、底板、腹板：Q420ME 钢材；

3）其他构造型钢材：Q235C 钢材；

4）混凝土桥面板：C40 微膨胀混凝土；

5）端横梁填充混凝土：C40 微膨胀混凝土；

6）伸缩缝预留槽及桥面连续预留槽填充：超高性能接缝混凝土。

4.2 钢材

钢材的技术标准须符合GB/T 1591—2018《低合金高强度结构钢》、GB/T 700—2006《碳素结构钢》的规定，Z向性能钢材，板厚方向断面收缩率不小于按现行国家标准GB/T 5313—2010《厚度方向性能钢板》规定的允许值。

选定钢材时其规格、性能、品种等均应符合国家现行有关钢材标准及设计文件的规定，常用钢材产品标准按GB 50755—2012《钢结构工程施工规范》执行。

钢材订货合同应对材料牌号、规格尺寸、性能指标、检验要求、尺寸偏差等有明确的约定。定尺钢材应留有复验取样的余量；钢材的交货状态，应按照设计文件对钢材的性能要求与供货厂家商定[2]。

根据GB/T 709—2019《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》，钢材采用B 类允许偏差。

5 总体要求

1）桥梁结构施工除按图纸要求及本设计说明之外，其余均参照JTG/T F50—2011《公路桥涵施工技术规范》或相同水准的标准规定施工。

2）施工单位在开工前应做好施工组织设计，采用适宜的保通措施尽量减少施工对交通的影响。施工组织设计应经主管部门批准后按审批程序施工[3]。

3）施工前，承包商应仔细审查施工设计图，现场交底核对。特别在基础放样时，须保证定位的准确性以及与上部结构的对应性。如发现问题应及时与设计代表沟通解决，整改方案必须由设计方确认后施工。

4）施工放样以坐标控制、尺寸定位校核，确认无误后方可进行桩基钻孔施工。

5）施工时应注意护栏、伸缩装置、纵向排水管固定件、支座等附属设施预埋件的施工，并确保位置准确。除本设计给出的预留预埋外，其他部分的预留预埋参考有关设计文件。

6 施工流程

施工流程如下：

1）施工准备工作；

2）改移敷设于旧桥的相关管线；

3）拆除旧桥；

4）凿除部分桥台台帽，桩基、支墩、钢管柱施工，钢管柱柱顶预埋段通过内接法兰盘相连，通过围焊成形，从墩底压注混凝土成型；

5）钢梁在制造、预拼检验合格后，从工厂整段运抵桥位或工地钢梁存放场；

6）在桥位或工地现场组拼主梁、横梁及方钢等，形成整跨钢梁框架；铺设上部闭口型压型钢板；钢梁两侧及下方设置防护网和帆布进行封闭防护；

7）设置联端和墩顶永久支座，整跨钢梁吊装就位，吊装时，每片主梁端部设置一个吊点，利用4 台吊机同时起吊，单跨钢梁吊装质量为66 t；

8）绑扎桥面板钢筋；

9）端横梁内部浇筑细石子微膨胀混凝土，需加压灌注以保证混凝土灌注密实；

10）端横梁混凝土强度和弹性模量达到28 d 相应值的90%以上，桥面浇筑微膨胀混凝土；

11）桥面板混凝土强度和弹性模量达到28 d 相应值的70%以上时，安装防撞护栏；

12）完成桥面铺装及其他附属工程。

7 结语

本文结合G22 青兰高速巉柳五十五桥应急抢修工程的实际案例，分别从方案比选、主要材料、钢梁制作、施工步骤等方面详细阐述了工字钢-钢混组合梁在危桥抢修中的应用。在道路交通运输体系中具有重要的作用和地位。我国20世纪修建的部分桥梁正慢慢变成危桥，桥梁加固和抢修已成为土木工程领域一个重要的研究方向。