钢混组合结构桥在危桥快速改造中的应用

李秀金，沈红军，荆伟伟，杨永平

（嘉善县交通运输局，浙江 嘉兴 314100）

1 引言

桥梁是地区发展的纽带，保障其正常运营是经济发展的必要条件。我国大量早期建设的桥梁在长时间运营后因原设计标准低，重载交通、船舶撞击、环境侵蚀等因素影响，出现裂缝、破损、露筋锈蚀等病害，导致桥梁承载力下降，成为危桥。为保障安全运营，必须有计划地对这部分桥梁改造，延长其使用寿命，恢复其承载能力，满足持续正常的交通运输需求。对桥梁损伤情况进行科学评估，制定精细化的改造方案，不仅避免拆除重建耗费大量资金，也具有极大的社会和经济效益。

本文以杨汾线芦墟塘桥危桥改造为例，对改造方案比选过程加以分析，介绍其主要施工要点等，可为同类工程参考。

2 钢混组合结构桥特点

钢混组合结构用于桥梁上部，组成同一截面受力，使钢材的抗拉性能和混凝土的抗压性能均得到充分发挥。此外，钢混组合结构与钢筋混凝土结构相比，还具有结构自重轻、截面小、抗震性能好、施工方便、经济耐用、养护简单等优点，与单一钢梁结构相比用钢量少、造价低、稳定性好，因此在桥梁工程中得到广泛应用。常用的钢混组合结构形式有钢板组合梁、钢箱组合梁、钢桁架组合梁、波纹钢腹板组合梁、钢桁腹杆组合梁等。其中钢板组合梁桥和钢桁架组合梁桥因结构简单、加工方便在农村公路的中、小桥建设中逐渐应用推广。

3 工程实例

3.1 桥梁概况

芦墟塘桥位于嘉兴市嘉善县县道杨汾线上，于1986年建成通车，跨径3×27m，全长88.8 米宽9 米，跨芦墟塘Ⅵ级航道。上部结构采用钢筋混凝土钢架拱桥（图1），拱片间各设1 道微弯板，每道微弯板各设8道横系梁。下部结构采用重力式桥台、扩大基础，桥墩为桩基础接拱座。

3.2 桥梁受损情况

在此次船舶撞击事故发生之前，由于建造时间较久，车流量逐年增加，且该桥下弦杆多次遭船只剐蹭，曾于2018年对局部构件采用包钢法（Q235 钢板）进行加固维修，并在桥上设置限高架、限宽墩，限载10t 使用。

2020年10月17日，该桥K2-3#拱片再次遭受船舶撞击，导致小桩号侧拱腿破损断裂，根据检测单位评定，该桥梁技术状况等级为5 类，需进行改建。桥梁拱腿破损断裂情况见图4。

3.3 桥梁改造

3.3.1 现状分析

（1）老桥施工资料保存完整，下部结构桩基直径1.2m，C30 钢筋混凝土，预估具有重复利用条件。

（2）老桥现状通航孔净空4.1m，航道提标要求现状桥下净空需提高0.5 米，上部结构改建需要压缩桥梁建筑高度。

（3）桥梁现状纵坡1.9%-4.5%，两侧距道路交叉口较近，按照安全要求需调整纵坡到3%限值以内，需要限制桥面标高。

（4）老桥禁行后，两侧居民出行需绕行至少3 公里，群众呼吁加快改造。

3.3.2 方案比选

（1）老桥拆除后，根据对老桥桩基进行检测评估，桩基表面虽有微生物滋生但未见病害，取芯显示桩基完整性较好，经复核，强度满足要求（图4），因此决定上部结构拆除重建、下部结构加固利用。

（2）从受力角度分析，同等宽度下采用钢混组合结构相对钢筋混凝土结构自重轻，有利于减轻下部结构负载，降低下部结构加固难度和风险。

（3）从压缩桥梁建筑高度的角度考虑，采用小箱梁或钢混组合梁高度在1m-1.2m，不能满足通航净空要求，主跨选取钢桁架结构，可有效降低梁高，从而达到桥下净空和桥面标高要求。

（4）从施工角度看。边跨由于周边建筑物遮挡，且无通航需求，从吊装方便，造价低的角度选择钢混组合梁桥。

（5）从运营使用角度考虑，钢材的防腐技术日趋成熟，有效涂装后可保证10-15年，期间发生病害容易观察和处理，养护相对简单。

3.3.3 处置措施

该桥选用钢混组合结构，具体处置措施如下：

（1）下部结构凿除U 形桥台向下凿除1.8m，设置长9.3m，宽1.55m 的台帽，台帽与老桥U 形桥台采用植筋连接。

（2）切除墩身和部分拱座，新建L 型盖梁，引桥侧盖梁高2.57m，宽0.85m，主桥侧盖梁高1.6m，宽0.95米。拱座下接3 根老桥桩基。

（3）主桥上部结构用钢桁架形式，主桁架梁高控制在0.45 米。采用Q355C 钢材，上下弦以及边斜腹杆采用箱型截面，斜腹杆及上平联风撑采用工字型截面，增强稳定性。同时为方便出行，桥面加宽至10.4 米。桥面板采用14mm 钢材，同时布置纵横加劲肋，横向采用1.35m 标准蒋局布置横梁与桥面板焊接成整体，加强横向整体性。主桥标准横断面图如图5 所示：

（4）引桥上部结构采用钢混组合梁，主梁间距2.4m，高度1.22m，组合梁总高1.5m，引桥横断面如图6。桥面板与钢主梁通过剪力钉连接，主梁之间采用横梁加强横向联系，支点采用开孔大横梁，跨内采用小横梁，焊接连接。

（5）主桥桥面采用8cm 钢纤维砼+4cm 沥青铺装，钢纤维砼铺设钢筋网片，增强抗剪能力。引桥桥面板采用C40 混凝土，进行横向调坡。

4 施工要点

4.1 施工步骤

周密、合理地组织施工工序，可有效节省工期，具体的施工步骤如下：

（1）实施管线改迁，上部结构拆除，下部结构凿除，老桥下部结构检测验算评估。

（2）下部结构重墩台、盖梁重建，钢桁架钢板梁同步工厂下料加工制作。

（3）钢板梁构件运输，现场拼接后吊装，焊接横梁，涂装二次防腐。

（4）钢桁架运输，现场拼装吊装（图7）。

（5）安装混凝土桥面板模板，绑扎钢筋，浇筑、养生。

（6）安装附属结构，铺装，成桥。

4.2 施工注意事项

（1）焊缝质量直接影响结构承载力和使用寿命，钢结构焊缝施焊前应进行焊接工艺的评定，并按照规定进行焊缝检测，达到焊缝的相应质量等级。

（2）钢结构拼装时要考虑自重和焊接收缩影响，确定横向和竖向预拱度。

（3）该桥上部结构拆除和钢梁吊装属于超一定规模危大工程，需要编制专项施工方案。

（4）考虑到该桥下部通航船只较多，为保护新建桥墩台帽防止剐蹭破坏，增加钢板护舷。

5 结束语

桥梁加固过程中保留和利用有价值的部分，避免拆除重建，可获得较好的经济和社会效益。芦墟塘危桥改造工程于2021年5月份开始施工，9月份完工通车（图8），工期仅四个月，改造速度快，获得较好的社会反响和群众赞誉。目前，桥梁的运营效果和使用状况良好，证明达到了预期的改造效果。