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【摘 要】在道路改造过程中,经常会遇到旧桥改造问题,本文结合内蒙古呼伦贝尔市旧桥改造工程实践,阐述了旧桥改造的技术方法、设计计算原则、施工要求和典型旧桥的改造示例。
【关键词】旧桥;改造;设计
Old bridge reformation design problem new explore
Yang Yong-xia
(Hulunbeier highway survey programming design limited company Hulunbeier Inner Mongolia 021000)
【Abstract】Usually meet old bridge reformation problem in the road the reformation the process, this text combine Inner Mongolia to shout the Lun shell Er City old bridge reformation engineering practice and elaborated old bridge reformation of technique method, design calculation principle, construction request and the typical model old bridge of reformation example.
【Key words】Old bridge;Reformation;Design
随着国民经济和交通运输事业的快速发展,公路的行车密度和荷载等级越来越大。为了适应公路运输发展的需要,各地新建改建道路工程纷纷立项上马。在道路改建过程中,必然会遇到旧桥改建问题。
旧桥改造的最终目的是为了提高旧桥的技术标准,其中以提高极限承载能力和行车道宽为多见。后者较易,而前者则较难。
一般地说,提高旧桥的承载能力通常有三条途径,一是彻底改变其结构,如简支梁变成连续梁,双曲拱变成桁架拱;二是单一结构变成组合结构,如采用体外预应力筋;三是增加配筋和截面尺寸。但具体到不同的桥型采用的方法也不相同。
1. 旧桥改造的技术方法
1.1 梁桥。
(1)以增加受力主筋数量为主的增大主梁截面的方法。如在T形梁底部增设新的受力钢筋并以混凝土包裹,使梁腹板底部宽度增加并成为马蹄形,以提高主梁抗弯承载能力。
(2)以增加主梁高度为主的增大主梁截面的方法,如加铺混凝土桥面或简支叠合梁。
(3)设置主梁体外高强钢筋并施加预应力。
(4)粘贴钢板的加固方法。
(5)结合桥面拓宽要求,增设大主梁,减小旧主梁分配到的荷载。
(6)对于多孔梁桥可采取连续化的改造技术,即桥面连续或将简支结构变为连续结构。
1.2 拱桥。
(1)采用与旧桥同种结构型式加宽加固的方法。在加大旧桥拱肋断面的同时,加强新老拱肋间的横向联系,使新老拱圈共同受力。
(2)采用与旧桥不同的结构类型加宽加固的方法。这种方法主要用于小跨径拱桥,为施工方便,加宽部分一般均采用板拱,在新老拱圈上再浇筑钢筋混凝土,以保证桥梁整体受力。
在桥梁改造中,不论梁桥或拱桥其下部结构一般均采用与原结构同种型式加宽加固。
2. 设计计算原则
(1)根据旧桥调查和试验分析,只有当利用的桥梁处于弹性阶段工作状态,才能加固,这是前提与基础。
(2)虽然加固加宽部分与原结构连成一体,但计算时仍假定原结构承受其本身恒载,新增恒载由新结构承受,而活载由按整体断面共同受力考虑。
(3)考虑旧桥多年营运后混凝土强度提高,计算时对老混凝土标号相应提高。
(4)在计算拱桥上部结构时,不考虑逐次受力因素和拱上结构联合作用的影响。
(5)在进行桥梁基础计算时,对多年压实未受破坏的旧桥基础,其地基承载力可提高1.5倍。
3. 施工要点
(1)施工前,要求对旧桥尺寸和材料标号等进行详细测量核实,如与图纸有出入,应及时通知设计单位调整。
(2)施工中尽量少扰动原桥基础和台后路堤填土,桥台基础开挖后要设支撑挡土基础,施工要加快进度,避免雨季施工,防止塌方。台后新填土要控制含水量,填土应分层夯实。 (3)在新旧桥结合部,一定要将旧桥表面凿毛,以保证新老混凝土或浆砌片(块)石连成整体,要严格按设计要求做好新老结构钢筋的焊接工作。
(4)严格按施工程序施工,以保证新老结构施工中处于良好的受力状态。
4. 弯斜旧桥的改造示例
近年来,高等级公路在确定线型时,除特大桥外,一般大中小桥梁均服从路线走向,因此弯斜桥梁非常普遍。
4.1 新桥中线与旧桥中线有小夹角的桥梁改建。
甘珠花桥位于新巴尔虎左旗～新巴尔虎左旗公路上,原桥为3孔13m空心板桥,全宽9.5m,重力式墩台,桥中线与河流中轴线的垂线夹角17°,荷载等级汽-20级、挂车-100。改造后的新桥中线与河流轴线夹角15°,即新桥中线与旧桥中线夹角为2°,新桥平面位于缓和曲线超高段上,全宽36m。
在确定加宽改造方案时,根据以往经验,首先考虑采用与原桥同结构加宽,即上部加宽部分采用13m空心板和异型板,以解决新旧桥之间的夹角问题,下部采用重力式墩台,从经济上考虑,该方案造价很低,从结构上看,也很合理,但在实施过程中,为避免新老基础之间的不均匀沉降,加宽部分地基需先预压或换填处理。同时,重力式基础施工必须筑岛围堰,而该桥施工期间正值洪水期,且工期较紧,这一方案就不够理想。
经过再次计算、论证,决定上部采用16m预应力空心板,下部采用桩柱式基础。增大跨径主要有两个方面的原因,一是加宽部分桩基础尽可能远离原桥扩大基础,避免对原桥基础的扰动,而且桥台前可采用自然溜坡,不需再做重力式挡土墙。二是新旧桥中心线之间的偏角,因异型板预应力施工时预拱度,张拉应力等很难控制好,质量难以保证。该桥加宽部分桥面板采用了新的布置方法,从而避免了异型板的采用。
甘珠花桥处于缓和曲线上,因旧桥的存在,不可能采用桥面板扇形布置或折线形布置的方法,而只能用弯桥直做,通过对人行道做适当的圆滑处理来满足桥面行车道宽度的变化,大大简化了设计和施工。
甘珠花桥建成通车两年来,运行情况良好。通过对该桥的加宽改建,节约工程造价约50万元,而且由于在施工过程中不中断交通,不搭便桥,不仅带来了一定的经济效益,也获得了较好的社会效益。
4.2 新桥中线与旧桥中线有大偏角的桥梁改建。
北横庄桥位于301国道联接线昆山段上,原桥为3孔13m空心板桥,全宽29.20m,荷载等级为汽-20、挂车-100,桥中线与河流轴线垂线夹角35°,改建后的新桥中线与河流轴线垂线夹角3.7°,即新桥中线与旧桥中线夹角为31.3°,由于新旧桥偏角太大,且该桥位于国道联接线和扎兰屯～博客图公路的交叉处,新桥桥面高出原桥桥面约0.4m,考虑到行车安全并尽可能利用原桥,本桥改建方案为,拆除原桥上部板梁,保留下部钻孔灌注桩墩台基础,将利用部分墩台帽混凝土保护层凿去,露出主筋和箍筋,根据新桥标高加高墩台帽,在桥位前方约300m处,设置平交,作为国道联接线的通道。
5. 旧桥改造设计的几点体会
(1)在科技日月异新发展的今天,对于以往成熟的旧桥改造经验我们要加以应用,但也不能墨守成规,而应充分利用现有的设计手段和施工工艺,使旧桥改造技术更经济、更合理、更完善。
(2)在改建公路设计中,应将需改造的旧桥作为控制点来考虑。原桥的桥面标高、平面位置等均应调查清楚,这样才能保证在线型满足规范要求的前提下最大限度地利用旧桥。
[文章编号]1006-7619(2010)07-21-674
【关键词】旧桥;改造;设计
Old bridge reformation design problem new explore
Yang Yong-xia
(Hulunbeier highway survey programming design limited company Hulunbeier Inner Mongolia 021000)
【Abstract】Usually meet old bridge reformation problem in the road the reformation the process, this text combine Inner Mongolia to shout the Lun shell Er City old bridge reformation engineering practice and elaborated old bridge reformation of technique method, design calculation principle, construction request and the typical model old bridge of reformation example.
【Key words】Old bridge;Reformation;Design
随着国民经济和交通运输事业的快速发展,公路的行车密度和荷载等级越来越大。为了适应公路运输发展的需要,各地新建改建道路工程纷纷立项上马。在道路改建过程中,必然会遇到旧桥改建问题。
旧桥改造的最终目的是为了提高旧桥的技术标准,其中以提高极限承载能力和行车道宽为多见。后者较易,而前者则较难。
一般地说,提高旧桥的承载能力通常有三条途径,一是彻底改变其结构,如简支梁变成连续梁,双曲拱变成桁架拱;二是单一结构变成组合结构,如采用体外预应力筋;三是增加配筋和截面尺寸。但具体到不同的桥型采用的方法也不相同。
1. 旧桥改造的技术方法
1.1 梁桥。
(1)以增加受力主筋数量为主的增大主梁截面的方法。如在T形梁底部增设新的受力钢筋并以混凝土包裹,使梁腹板底部宽度增加并成为马蹄形,以提高主梁抗弯承载能力。
(2)以增加主梁高度为主的增大主梁截面的方法,如加铺混凝土桥面或简支叠合梁。
(3)设置主梁体外高强钢筋并施加预应力。
(4)粘贴钢板的加固方法。
(5)结合桥面拓宽要求,增设大主梁,减小旧主梁分配到的荷载。
(6)对于多孔梁桥可采取连续化的改造技术,即桥面连续或将简支结构变为连续结构。
1.2 拱桥。
(1)采用与旧桥同种结构型式加宽加固的方法。在加大旧桥拱肋断面的同时,加强新老拱肋间的横向联系,使新老拱圈共同受力。
(2)采用与旧桥不同的结构类型加宽加固的方法。这种方法主要用于小跨径拱桥,为施工方便,加宽部分一般均采用板拱,在新老拱圈上再浇筑钢筋混凝土,以保证桥梁整体受力。
在桥梁改造中,不论梁桥或拱桥其下部结构一般均采用与原结构同种型式加宽加固。
2. 设计计算原则
(1)根据旧桥调查和试验分析,只有当利用的桥梁处于弹性阶段工作状态,才能加固,这是前提与基础。
(2)虽然加固加宽部分与原结构连成一体,但计算时仍假定原结构承受其本身恒载,新增恒载由新结构承受,而活载由按整体断面共同受力考虑。
(3)考虑旧桥多年营运后混凝土强度提高,计算时对老混凝土标号相应提高。
(4)在计算拱桥上部结构时,不考虑逐次受力因素和拱上结构联合作用的影响。
(5)在进行桥梁基础计算时,对多年压实未受破坏的旧桥基础,其地基承载力可提高1.5倍。
3. 施工要点
(1)施工前,要求对旧桥尺寸和材料标号等进行详细测量核实,如与图纸有出入,应及时通知设计单位调整。
(2)施工中尽量少扰动原桥基础和台后路堤填土,桥台基础开挖后要设支撑挡土基础,施工要加快进度,避免雨季施工,防止塌方。台后新填土要控制含水量,填土应分层夯实。 (3)在新旧桥结合部,一定要将旧桥表面凿毛,以保证新老混凝土或浆砌片(块)石连成整体,要严格按设计要求做好新老结构钢筋的焊接工作。
(4)严格按施工程序施工,以保证新老结构施工中处于良好的受力状态。
4. 弯斜旧桥的改造示例
近年来,高等级公路在确定线型时,除特大桥外,一般大中小桥梁均服从路线走向,因此弯斜桥梁非常普遍。
4.1 新桥中线与旧桥中线有小夹角的桥梁改建。
甘珠花桥位于新巴尔虎左旗～新巴尔虎左旗公路上,原桥为3孔13m空心板桥,全宽9.5m,重力式墩台,桥中线与河流中轴线的垂线夹角17°,荷载等级汽-20级、挂车-100。改造后的新桥中线与河流轴线夹角15°,即新桥中线与旧桥中线夹角为2°,新桥平面位于缓和曲线超高段上,全宽36m。
在确定加宽改造方案时,根据以往经验,首先考虑采用与原桥同结构加宽,即上部加宽部分采用13m空心板和异型板,以解决新旧桥之间的夹角问题,下部采用重力式墩台,从经济上考虑,该方案造价很低,从结构上看,也很合理,但在实施过程中,为避免新老基础之间的不均匀沉降,加宽部分地基需先预压或换填处理。同时,重力式基础施工必须筑岛围堰,而该桥施工期间正值洪水期,且工期较紧,这一方案就不够理想。
经过再次计算、论证,决定上部采用16m预应力空心板,下部采用桩柱式基础。增大跨径主要有两个方面的原因,一是加宽部分桩基础尽可能远离原桥扩大基础,避免对原桥基础的扰动,而且桥台前可采用自然溜坡,不需再做重力式挡土墙。二是新旧桥中心线之间的偏角,因异型板预应力施工时预拱度,张拉应力等很难控制好,质量难以保证。该桥加宽部分桥面板采用了新的布置方法,从而避免了异型板的采用。
甘珠花桥处于缓和曲线上,因旧桥的存在,不可能采用桥面板扇形布置或折线形布置的方法,而只能用弯桥直做,通过对人行道做适当的圆滑处理来满足桥面行车道宽度的变化,大大简化了设计和施工。
甘珠花桥建成通车两年来,运行情况良好。通过对该桥的加宽改建,节约工程造价约50万元,而且由于在施工过程中不中断交通,不搭便桥,不仅带来了一定的经济效益,也获得了较好的社会效益。
4.2 新桥中线与旧桥中线有大偏角的桥梁改建。
北横庄桥位于301国道联接线昆山段上,原桥为3孔13m空心板桥,全宽29.20m,荷载等级为汽-20、挂车-100,桥中线与河流轴线垂线夹角35°,改建后的新桥中线与河流轴线垂线夹角3.7°,即新桥中线与旧桥中线夹角为31.3°,由于新旧桥偏角太大,且该桥位于国道联接线和扎兰屯～博客图公路的交叉处,新桥桥面高出原桥桥面约0.4m,考虑到行车安全并尽可能利用原桥,本桥改建方案为,拆除原桥上部板梁,保留下部钻孔灌注桩墩台基础,将利用部分墩台帽混凝土保护层凿去,露出主筋和箍筋,根据新桥标高加高墩台帽,在桥位前方约300m处,设置平交,作为国道联接线的通道。
5. 旧桥改造设计的几点体会
(1)在科技日月异新发展的今天,对于以往成熟的旧桥改造经验我们要加以应用,但也不能墨守成规,而应充分利用现有的设计手段和施工工艺,使旧桥改造技术更经济、更合理、更完善。
(2)在改建公路设计中,应将需改造的旧桥作为控制点来考虑。原桥的桥面标高、平面位置等均应调查清楚,这样才能保证在线型满足规范要求的前提下最大限度地利用旧桥。
[文章编号]1006-7619(2010)07-21-674