道路橋梁施工論文大橋加固改造方案探討

　　摘要：本文通過對荊門市207國道竹皮河大橋加固改造工程技術方案的探討研究及論證驗算;以及對其施工方案及工藝質量控制要點的論述，并對該橋改造難點進行剖析，結合工程實踐經驗闡述了危橋加固改造技術方案、工藝質量控制、項目管理及危橋加固改造工程的經濟價值和社會意義。

　　關鍵詞：橋梁,技術方案,工藝質量,項目管理

　　竹皮河大橋位于207國道荊門城郊竹皮河，中心樁號2016+560，全長101.04米，寬15米，該橋因老橋橋面破損、空心板下撓，原粘貼鋼板脫落，成為危橋，故對該橋進行加固處理。針對該橋的特點，重點在在加固改造技術方案上進行充分的論證研究，制定出科學合理的加固改造技術方案，確保該橋加固改造順利進行。

　　一、初步擬定加固改造技術方案

　　該橋運行多年來，下部構造安全穩定，未出現沉降、變形、開裂等現象，加上原橋梁樁基設計為摩擦樁，已經嵌入巖層，故對橋梁樁基不進行處理，采取原橋蓋梁增大截面積方式加固，同時更換上構為6*16米公路Ⅰ級標準預應力混凝土空心板，進行橋面鋪裝，防撞墻護欄及接線工程。

　　二、加固改造技術方案理論驗證

　　一)、變更設計部位

　　1、考慮到與現有道路盡量接順的要求，擬提高橋梁高度，主要采用增設支座墊石(原橋未設支座墊石)。

　　2、更換全部梁板，采用16米預應力鋼筋砼空心板。

　　3、加高橋臺背墻和側墻。

　　二)、上構自重對比計算(一孔)

　　1、現有橋梁上構自重(人行道系不變，不參與計算)

　　中板總重量=(6.32+0.23)×13×2.6=221.39T

　　邊板總重量=(6.39+0.23)×2×2.6=34.42T

　　絞縫總重=0.01×16×14×2.6=5.37T

　　橋面鋪裝總重量=12×(0.15+0.04)/2×16×2.6=47.42

　　一跨上構總重=308.6T

　　2、改建成預應力鋼筋砼上構自重

　　中板總重=(8.4+0.33)×10×2.6=226.98T

　　邊板總重=(9.0+0.33)×2×2.6= 48.52T

　　絞縫總重=0.092×16×11×2.6=42.1T

　　橋面鋪裝總重=12×0.10×16×2.6=49.9T

　　一跨上構總重=367.5T

　　3、改建成85cm高普通鋼筋砼上構自重

　　中板總重=(6.49+0.215)×13×2.6=226.63T

　　邊板總重=(6.60+0.215)×2×2.6=35.44T

　　絞縫總重=0.11×14×2.6=4.0T

　　橋面鋪裝總重=12×0.10×16×2.6=49.9T

　　一跨上構總重=315.97T

　　三)、普通鋼筋砼空心板底板用鋼量對比

　　1、原普通鋼筋空心板

　　13Φ25鋼筋，Ag=0.006378m2

　　配筋率1.615%

　　2、現普通鋼筋空心板(初步擬定的)

　　15Φ28鋼筋，2Φ25鋼筋Ag=0.010213m2

　　配筋率2.518%

　　四)、空心板受力計算(僅計算中板，不作整體驗算)

　　1、計算依據

　　《公路工程技術標準》 JTG B01—2003

　　《公路橋涵設計通用規范》 JTG D60—2004

　　《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》 JTG D62—2004

　　2、計算原則

　　充分簡化，簡化計算趨向最不利狀態，如車輪作用力為一個面，計算為一點，彎矩小于1的系數均按1進行計算，不進行橫向、縱向折減，不計鉸縫傳力作用，僅按單板計算受力。

　　3、沖擊系數計算

　　L=16m E=3.25×1010N/m2 M=0.4056×26000=10545.6N.m2

　　I=(99×853-67×603)/12=3860531.25cm4

　　結構基頻：

　　μ=0.1767×lnf-0.0157=0.32

　　4、橫向分布系數計算(采用簡化公式)

　　mq=0.138+0+0.217×1+(-0.0042×15.46)+(-0.0052)×12+0.032×0.5=0.2437

　　5、按公路I級標準車輛荷載計算

　　標準車輛荷載550kN各軸載為30kN、120kN、120kN、140kN、140kN，軸距為3m、1.4m、7m、1.4m，輪距1.8m，單輪著地寬度0.3m×0.2m。 車道荷載按公路I級，qk=10.5kN/m計算(整體驗算時使用)，集中荷載內插Pk=224kN。

　　(因第5項比本項受力更不利，本項不計算)

　　6、按實際荷載排布，最大單車重量按1000kN計算

　　后橋雙輪組(外型尺寸(長/寬/高)： 7750×2480×3120 )：車輛荷載1000kN，軸載200kN、400kN、400kN，軸距3.5m、1.3m，輪距1.9m。單側軸載(作用于一片梁上)100kN、200kN、200kN。

　　N1+N2=600kN

　　N2×15.46=100×3.58+200×7.08+200×8.38+100×13.38=4788kN·m

　　N1=290.3kN N2=309.7kN

　　跨中彎矩：

　　M1=N1×7.73-100×4.15-200×0.65=1699.02kN·m

　　均布荷載跨中彎矩：

　　q1=2266.3kN/13塊/16m+40kN/14道/16m+0.1×1×26(鋪裝層)=13.67kN/m

　　M2=1/8qL2=1/8×13.67×15.462=408.71kN·m

　　考慮沖擊荷載的跨中彎矩疊加結果：

　　M中=γ( M2+(1+μ)×M1)×(1-0.2437)

　　γ—安全系數，μ—沖擊系數

　　M中=1.1×(408.71+(1+0.32)×1699.02)×0.7563=2205.8kN·m

　　fsd×Ag=fcd×b×x+ f’sd×Ag’

　　2a’≤x≤ξbh0

　　C40砼設計值fcd =18.4MPa，鋼筋設計值fsd =280MPa

　　280×1000×Ag=18.4×1000×0.99×x+280×1000×Ag’(2Φ25)

　　2205.8=18.4×1000×0.99×x×(0.82-x/2)+ 280×1000×0.00098125×(0.75-.05)

　　X=0.149

　　Ag=0.010674m2

　　受壓區兩根Φ25受壓架立鋼筋Ag’=0.0009813 m2

　　10≤x=0.149m=14.9cm≤0.56×80=44.8

　　7、配筋

　　按Φ25配筋，需配0.010674/0.000490625=21.8根

　　按Φ28配筋，需配0.010674/0.00061544=17.34根

　　調整配筋，配17Φ28+1Φ25 Ag=0.010953m2

　　現設計擬配筋是原梁板配筋的0.010953/0.006378=1.72倍，配筋率為2.7%。通過驗算論證，該加固技術方案方案可行。

　　三、施工方案確定

　　結合本工程實際情況，確定科學合理，確實可行的施工方案：

　　一)、蓋梁加固

　　1、化學植筋施工工藝

　　定位 →鉆孔 → 清孔 → 鋼材除銹 → 錨固膠配制 → 植筋 → 固化、保護 → 檢驗

　　(1)定位。.按設計要求標示植筋鉆孔位置、型號，若基材上存在受力鋼筋，鉆孔位置可適當調整，但均宜植在箍筋內側。

　　(2)鉆孔。鉆孔宜用電錘或風鉆成孔，如遇鋼筋宜調整孔位避開。

　　(3)清孔。.鉆孔完畢，檢查孔深、孔徑合格后將孔內粉塵用壓縮空氣吹出，然后用毛刷、棉布將孔壁刷凈，再次壓縮空氣吹孔，應反復進行3∽5次，直至孔內無灰塵碎屑，將孔口臨時封閉。若有廢孔，清凈后用植筋膠填實。鉆孔孔內應保持干燥。

　　(4)鋼材除銹。鋼材錨固長度范圍的鐵銹、油污應清除干凈(新鋼筋的青色氧化外皮也應除去)，并打磨出金屬光澤，采用角磨機和鋼絲輪片速度較快。

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　　(5)錨固膠配制。采用植筋膠為A、B兩組份的，配膠宜采用機械攪拌，攪拌器可由電錘和攪拌齒組成，攪拌齒可采用電錘鉆頭端部焊接十字形Φ14鋼筋制成。也可用細鋼筋棍人工攪拌。取潔凈容器(塑料或金屬盆，不得有油污、水、雜質)和稱重衡器按配合比混合，并用攪拌器攪拌約5∽10分鐘左右至A、B組份混合均勻為止。攪拌時最好沿同一方向攪拌，盡量避免混入空氣形成氣泡。.膠應現配現用，每次配膠量不宜大于5公斤。

　　(6)植筋。垂直孔植筋將膠直接流、搗進孔中即可;.水平孔植筋可用Φ6細鋼筋配合托膠板(干凈木板)往孔內搗膠，也可讓施工人員戴好皮手套，將配好的膠成團塞、搗進孔內;.鋼筋可采用旋轉或手錘擊打方式入孔，手錘擊打時，一手應扶住鋼筋，以避免回彈;錨固膠填充量應保證插入鋼筋后周邊有少許膠料溢出

　　(7).固化、保護。.植筋膠有一個固化過程，植筋后夏季12小時內(冬季24小時內)不得擾動鋼筋，若有較大擾動宜重新植;植筋膠在常溫、低溫下均可良好固化，若固化溫度25℃左右，2天即可承受設計荷載;若固化溫度5℃左右，4天即可承受設計荷載，且錨固力隨時間延長繼續增長。

　　(8)檢驗。植筋后3∽4天可隨機抽檢，檢驗可用千斤頂、錨具、反力架組成的系統作拉拔試驗。一般加載至鋼材的設計力值，檢測結果直觀、可靠。

　　(9)植筋膠的使用還應嚴格按所購膠的說明來進行施工。

　　2、新舊砼接合部施工要求

　　新舊砼結合部位無論采用何種施工方法，均應對表面進行鑿毛處理，處理構造深度不應低于6mm，表面應清理潔凈，并在施工前使用結構膠，以確保結合緊密。

　　二)、空心板預制

　　(1)澆筑空心板混凝土前應嚴格檢查伸縮縫、泄水管、護欄、支座等附屬設施預埋件是否齊全，確定無誤后方可澆筑。施工時，應保證預應力孔道及鋼筋位置準確，控制混凝土骨料最大粒徑不得大于20mm。澆筑混凝土時應充分振搗密實，嚴格控制其質量。

　　(2)為了防止預制板上拱過大，及預制板與橋面現澆層由于齡期差別而產生過大收縮差，存梁期不超過90d，若累計上拱值超過計算值8mm, 應采取控制措施。預制空心板在鋼束張拉完成后、各存梁期跨中上拱度計算值及二期恒載所產生的下撓值如下表所示：

　　(3)空心板預制時，按1m一道在鉸縫的側模嵌上500mm長的φ6鋼筋，形成6mm凹凸不平的粗糙面。

　　(4) 空心板預制時，除注意按本設計圖紙預埋鋼筋和預埋件外，橋面系、伸縮縫、護欄及其它相關附屬構造，均應參照相關圖紙施工，護欄預埋鋼筋必須預埋在預制空心板內。

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　　三)、預應力工藝

　　(1)預應力管道的位置必須嚴格按坐標定位并用定位鋼筋固定，定位鋼筋與空心板腹板箍筋點焊連接，嚴防錯位和管道下垂，如果管道與鋼筋發生碰撞，應保證管道位置不變而適當挪動鋼筋位置。澆筑前應檢查波紋管是否密封，防止澆筑混凝土時阻塞管道。

　　(2)預制空心板預應力鋼束必須待混凝土立方體強度達到設計混凝土強度等級的85%后，且混凝土齡期不小于7d，方可張拉。施工單位在條件具備時應適當增加齡期，提高混凝土彈性模量，減少反拱度。預應力鋼束采用兩端同時張拉，錨下控制應力為0.75fpk=1395MPa。

　　(3)施加預應力應采用張拉力與引伸量雙控。當預應力鋼束張拉達到設計張拉力時，實際引伸量值與理論引伸量值的誤差應控制在6%以內。實際引伸量值應扣除鋼束的非彈性變形影響。

　　(4)預應力鋼束張拉順序為：左N1→右N2→右N1→左N2。

　　(5)孔道壓漿采用C50水泥漿，要求壓漿飽滿。

　　四)、空心板安裝

　　吊裝前對橋位現場進行認真地平整壓實。

　　1)安裝前對墩、臺支座墊層表面及梁底面清理干凈，支座墊石用水灰比不大于0.5的1：3水泥砂漿抹平，使其頂面標高符合圖紙規定，抹平后的水泥砂漿在預制梁安裝前，必須進行養護，并保持清潔。

　　2)預制板構件的起吊、運輸、裝卸和安裝時的砼強度，應符合圖紙規定，一般不低于預制板砼設計強度的80%。

　　3)裝卸、運輸預制板時，按標定的上下記號正立安放，不準上下倒置，支承臺應接近于梁最后放置的位置。

　　4)預制板安裝時注意梁體位置擺放準確，支座安裝正確，并使支座與T梁接觸密實牢固。

　　五)、橋面鋪裝

　　1)橋面鋪裝前，清潔預制梁頂面，嚴防頂板滯留油膩、污泥等。并將預制梁頂面拉毛，保持梁面粗糙，以利于橋面現澆與預制梁緊密結合成整體。

　　2)綁扎橋面鋼筋網，測量橋面控制標高，支模板，空壓機清理梁上雜物，并灑水濕潤梁板。

　　3)橋面鋪為連續鋼筋混凝土，砼在拌和站集中拌和，手推車運輸至橋面，插入式振搗器和平板振搗器振搗，行夯刮平。

　　4)橋面鋪裝要控制好橋面砼標高和平整度，誤差不大于10mm，施工中在橋面鋼筋上安放行夯鋼管軌道，每隔三米測量一控制點，確保橋面標高、平整度和橫坡度，橋面砼一定要進行二次收漿、拉毛，及時養生以防開裂。

　　四、項目管理及實施

　　該工程于2012年5月8日正式開工，在施工過程中，在項目管理上，進一步落實“政府監督、法人管理、社會監理、企業自檢”四級質量保證體系。建設過程中做到“四嚴”，即嚴格施工隊伍準入，嚴格執行變更程序，嚴把工程材料質量關，嚴格施工關鍵工藝控制。做好施工自檢，檢測合格方能進入下一道工序。在加強對工程質量的結構進行管理同時，還對施工工藝方法及各施工環節進行檢查，檢驗采購材料是否符合質量標準，檢查預防施工工序和方法是否符合標準，對關鍵工種工人事先培訓，合格后上崗操作。樹立“一切用數據說話”的觀點。嚴格按照規范要求施工，并做好原始記錄。嚴格執行操作細則，設立專門技術人員和質檢人員負責技術指導監督。在環保方面，全部工程完工后，清除一切施工垃圾、臨時施工設施和臨時生活設施，對臨時工程拆除后的場地進行認真清理。

　　通過科學合理的制定加固改造技術方案，強化管理，建立健全了質量安全保證體系，完善質量安全目標、責任、追查、獎懲等各項制度，做到精細管理，防止質量安全通病發生;2012年10月初，該橋加固改造工程全部完工，完工后經過檢測驗收，各項技術指標均滿足設計要求，使用性能得到較大程度提高，進一步提升了服務水平，創造了良好的社會價值。

　　參考文獻：

　　1、《公路工程技術標準》 JTG B01-2003

　　2、《公路橋涵設計通用規范》 JTG D60-2004

　　3、《公路鋼筋及預應力砼橋涵設計規范》 JTG D62-2004

　　5、《公路橋梁加固設計規范》JTGT J22-2008

　　6、《公路橋梁加固施工技術規范》JTGT J23-2008