道路橋梁施工論文大橋加固改造方案探討

　　摘要：本文通過(guò)對(duì)荊門市207國(guó)道竹皮河大橋加固改造工程技術(shù)方案的探討研究及論證驗(yàn)算;以及對(duì)其施工方案及工藝質(zhì)量控制要點(diǎn)的論述，并對(duì)該橋改造難點(diǎn)進(jìn)行剖析，結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)闡述了危橋加固改造技術(shù)方案、工藝質(zhì)量控制、項(xiàng)目管理及危橋加固改造工程的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)意義。

　　關(guān)鍵詞：橋梁,技術(shù)方案,工藝質(zhì)量,項(xiàng)目管理

　　竹皮河大橋位于207國(guó)道荊門城郊竹皮河，中心樁號(hào)2016+560，全長(zhǎng)101.04米，寬15米，該橋因老橋橋面破損、空心板下?lián)希迟N鋼板脫落，成為危橋，故對(duì)該橋進(jìn)行加固處理。針對(duì)該橋的特點(diǎn)，重點(diǎn)在在加固改造技術(shù)方案上進(jìn)行充分的論證研究，制定出科學(xué)合理的加固改造技術(shù)方案，確保該橋加固改造順利進(jìn)行。

　　一、初步擬定加固改造技術(shù)方案

　　該橋運(yùn)行多年來(lái)，下部構(gòu)造安全穩(wěn)定，未出現(xiàn)沉降、變形、開(kāi)裂等現(xiàn)象，加上原橋梁樁基設(shè)計(jì)為摩擦樁，已經(jīng)嵌入巖層，故對(duì)橋梁樁基不進(jìn)行處理，采取原橋蓋梁增大截面積方式加固，同時(shí)更換上構(gòu)為6*16米公路Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，進(jìn)行橋面鋪裝，防撞墻護(hù)欄及接線工程。

　　二、加固改造技術(shù)方案理論驗(yàn)證

　　一)、變更設(shè)計(jì)部位

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

　　2、更換全部梁板，采用16米預(yù)應(yīng)力鋼筋砼空心板。

　　3、加高橋臺(tái)背墻和側(cè)墻。

　　二)、上構(gòu)自重對(duì)比計(jì)算(一孔)

　　1、現(xiàn)有橋梁上構(gòu)自重(人行道系不變，不參與計(jì)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(gòu)總重=308.6T

　　2、改建成預(yù)應(yīng)力鋼筋砼上構(gòu)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(gòu)總重=367.5T

　　3、改建成85cm高普通鋼筋砼上構(gòu)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(gòu)總重=315.97T

　　三)、普通鋼筋砼空心板底板用鋼量對(duì)比

　　1、原普通鋼筋空心板

　　13Φ25鋼筋，Ag=0.006378m2

　　配筋率1.615%

　　2、現(xiàn)普通鋼筋空心板(初步擬定的)

　　15Φ28鋼筋，2Φ25鋼筋A(yù)g=0.010213m2

　　配筋率2.518%

　　四)、空心板受力計(jì)算(僅計(jì)算中板，不作整體驗(yàn)算)

　　1、計(jì)算依據(jù)

　　《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》 JTG B01—2003

　　《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》 JTG D60—2004

　　《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》 JTG D62—2004

　　2、計(jì)算原則

　　充分簡(jiǎn)化，簡(jiǎn)化計(jì)算趨向最不利狀態(tài)，如車輪作用力為一個(gè)面，計(jì)算為一點(diǎn)，彎矩小于1的系數(shù)均按1進(jìn)行計(jì)算，不進(jìn)行橫向、縱向折減，不計(jì)鉸縫傳力作用，僅按單板計(jì)算受力。

　　3、沖擊系數(shù)計(jì)算

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

　　I=(99×853-67×603)/12=3860531.25cm4

　　結(jié)構(gòu)基頻：

　　μ=0.1767×lnf-0.0157=0.32

　　4、橫向分布系數(shù)計(jì)算(采用簡(jiǎn)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載計(jì)算

　　標(biāo)準(zhǔn)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(jí)，qk=10.5kN/m計(jì)算(整體驗(yàn)算時(shí)使用)，集中荷載內(nèi)插Pk=224kN。

　　(因第5項(xiàng)比本項(xiàng)受力更不利，本項(xiàng)不計(jì)算)

　　6、按實(shí)際荷載排布，最大單車重量按1000kN計(jì)算

　　后橋雙輪組(外型尺寸(長(zhǎng)/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(cè)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(jié)果：

　　M中=γ( M2+(1+μ)×M1)×(1-0.2437)

　　γ—安全系數(shù)，μ—沖擊系數(shù)

　　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(shè)計(jì)值fcd =18.4MPa，鋼筋設(shè)計(jì)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(qū)兩根Φ25受壓架立鋼筋A(yù)g’=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(diào)整配筋，配17Φ28+1Φ25 Ag=0.010953m2

　　現(xiàn)設(shè)計(jì)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(guò)驗(yàn)算論證，該加固技術(shù)方案方案可行。

　　三、施工方案確定

　　結(jié)合本工程實(shí)際情況，確定科學(xué)合理，確實(shí)可行的施工方案：

　　一)、蓋梁加固

　　1、化學(xué)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(hù) → 檢驗(yàn)

　　(1)定位。.按設(shè)計(jì)要求標(biāo)示植筋鉆孔位置、型號(hào)，若基材上存在受力鋼筋，鉆孔位置可適當(dāng)調(diào)整，但均宜植在箍筋內(nèi)側(cè)。

　　(2)鉆孔。鉆孔宜用電錘或風(fēng)鉆成孔，如遇鋼筋宜調(diào)整孔位避開(kāi)。

　　(3)清孔。.鉆孔完畢，檢查孔深、孔徑合格后將孔內(nèi)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(yīng)反復(fù)進(jìn)行3∽5次，直至孔內(nèi)無(wú)灰塵碎屑，將孔口臨時(shí)封閉。若有廢孔，清凈后用植筋膠填實(shí)。鉆孔孔內(nèi)應(yīng)保持干燥。

　　(4)鋼材除銹。鋼材錨固長(zhǎng)度范圍的鐵銹、油污應(yīng)清除干凈(新鋼筋的青色氧化外皮也應(yīng)除去)，并打磨出金屬光澤，采用角磨機(jī)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(jī)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(xì)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(zhì))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?yàn)橹埂嚢钑r(shí)最好沿同一方向攪拌，盡量避免混入空氣形成氣泡。.膠應(yīng)現(xiàn)配現(xiàn)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(jìn)孔中即可;.水平孔植筋可用Φ6細(xì)鋼筋配合托膠板(干凈木板)往孔內(nèi)搗膠，也可讓施工人員戴好皮手套，將配好的膠成團(tuán)塞、搗進(jìn)孔內(nèi);.鋼筋可采用旋轉(zhuǎn)或手錘擊打方式入孔，手錘擊打時(shí)，一手應(yīng)扶住鋼筋，以避免回彈;錨固膠填充量應(yīng)保證插入鋼筋后周邊有少許膠料溢出

　　(7).固化、保護(hù)。.植筋膠有一個(gè)固化過(guò)程，植筋后夏季12小時(shí)內(nèi)(冬季24小時(shí)內(nèi))不得擾動(dòng)鋼筋，若有較大擾動(dòng)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(shè)計(jì)荷載;若固化溫度5℃左右，4天即可承受設(shè)計(jì)荷載，且錨固力隨時(shí)間延長(zhǎng)繼續(xù)增長(zhǎng)。

　　(8)檢驗(yàn)。植筋后3∽4天可隨機(jī)抽檢，檢驗(yàn)可用千斤頂、錨具、反力架組成的系統(tǒng)作拉拔試驗(yàn)。一般加載至鋼材的設(shè)計(jì)力值，檢測(cè)結(jié)果直觀、可靠。

　　(9)植筋膠的使用還應(yīng)嚴(yán)格按所購(gòu)膠的說(shuō)明來(lái)進(jìn)行施工。

　　2、新舊砼接合部施工要求

　　新舊砼結(jié)合部位無(wú)論采用何種施工方法，均應(yīng)對(duì)表面進(jìn)行鑿毛處理，處理構(gòu)造深度不應(yīng)低于6mm，表面應(yīng)清理潔凈，并在施工前使用結(jié)構(gòu)膠，以確保結(jié)合緊密。

　　二)、空心板預(yù)制

　　(1)澆筑空心板混凝土前應(yīng)嚴(yán)格檢查伸縮縫、泄水管、護(hù)欄、支座等附屬設(shè)施預(yù)埋件是否齊全，確定無(wú)誤后方可澆筑。施工時(shí)，應(yīng)保證預(yù)應(yīng)力孔道及鋼筋位置準(zhǔn)確，控制混凝土骨料最大粒徑不得大于20mm。澆筑混凝土?xí)r應(yīng)充分振搗密實(shí)，嚴(yán)格控制其質(zhì)量。

　　(2)為了防止預(yù)制板上拱過(guò)大，及預(yù)制板與橋面現(xiàn)澆層由于齡期差別而產(chǎn)生過(guò)大收縮差，存梁期不超過(guò)90d，若累計(jì)上拱值超過(guò)計(jì)算值8mm, 應(yīng)采取控制措施。預(yù)制空心板在鋼束張拉完成后、各存梁期跨中上拱度計(jì)算值及二期恒載所產(chǎn)生的下?lián)现等缦卤硭荆?/p>

　　(3)空心板預(yù)制時(shí)，按1m一道在鉸縫的側(cè)模嵌上500mm長(zhǎng)的φ6鋼筋，形成6mm凹凸不平的粗糙面。

　　(4) 空心板預(yù)制時(shí)，除注意按本設(shè)計(jì)圖紙預(yù)埋鋼筋和預(yù)埋件外，橋面系、伸縮縫、護(hù)欄及其它相關(guān)附屬構(gòu)造，均應(yīng)參照相關(guān)圖紙施工，護(hù)欄預(yù)埋鋼筋必須預(yù)埋在預(yù)制空心板內(nèi)。

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　　三)、預(yù)應(yīng)力工藝

　　(1)預(yù)應(yīng)力管道的位置必須嚴(yán)格按坐標(biāo)定位并用定位鋼筋固定，定位鋼筋與空心板腹板箍筋點(diǎn)焊連接，嚴(yán)防錯(cuò)位和管道下垂，如果管道與鋼筋發(fā)生碰撞，應(yīng)保證管道位置不變而適當(dāng)挪動(dòng)鋼筋位置。澆筑前應(yīng)檢查波紋管是否密封，防止?jié)仓炷習(xí)r阻塞管道。

　　(2)預(yù)制空心板預(yù)應(yīng)力鋼束必須待混凝土立方體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)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(shí)應(yīng)適當(dāng)增加齡期，提高混凝土彈性模量，減少反拱度。預(yù)應(yīng)力鋼束采用兩端同時(shí)張拉，錨下控制應(yīng)力為0.75fpk=1395MPa。

　　(3)施加預(yù)應(yīng)力應(yīng)采用張拉力與引伸量雙控。當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼束張拉達(dá)到設(shè)計(jì)張拉力時(shí)，實(shí)際引伸量值與理論引伸量值的誤差應(yīng)控制在6%以內(nèi)。實(shí)際引伸量值應(yīng)扣除鋼束的非彈性變形影響。

　　(4)預(yù)應(yīng)力鋼束張拉順序?yàn)椋鹤驨1→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(duì)橋位現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行認(rèn)真地平整壓實(shí)。

　　1)安裝前對(duì)墩、臺(tái)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(biāo)高符合圖紙規(guī)定，抹平后的水泥砂漿在預(yù)制梁安裝前，必須進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并保持清潔。

　　2)預(yù)制板構(gòu)件的起吊、運(yùn)輸、裝卸和安裝時(shí)的砼強(qiáng)度，應(yīng)符合圖紙規(guī)定，一般不低于預(yù)制板砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%。

　　3)裝卸、運(yùn)輸預(yù)制板時(shí)，按標(biāo)定的上下記號(hào)正立安放，不準(zhǔn)上下倒置，支承臺(tái)應(yīng)接近于梁最后放置的位置。

　　4)預(yù)制板安裝時(shí)注意梁體位置擺放準(zhǔn)確，支座安裝正確，并使支座與T梁接觸密實(shí)牢固。

　　五)、橋面鋪裝

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

　　2)綁扎橋面鋼筋網(wǎng)，測(cè)量橋面控制標(biāo)高，支模板，空壓機(jī)清理梁上雜物，并灑水濕潤(rùn)梁板。

　　3)橋面鋪為連續(xù)鋼筋混凝土，砼在拌和站集中拌和，手推車運(yùn)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(biāo)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(cè)量一控制點(diǎn)，確保橋面標(biāo)高、平整度和橫坡度，橋面砼一定要進(jìn)行二次收漿、拉毛，及時(shí)養(yǎng)生以防開(kāi)裂。

　　四、項(xiàng)目管理及實(shí)施

　　該工程于2012年5月8日正式開(kāi)工，在施工過(guò)程中，在項(xiàng)目管理上，進(jìn)一步落實(shí)“政府監(jiān)督、法人管理、社會(huì)監(jiān)理、企業(yè)自檢”四級(jí)質(zhì)量保證體系。建設(shè)過(guò)程中做到“四嚴(yán)”，即嚴(yán)格施工隊(duì)伍準(zhǔn)入，嚴(yán)格執(zhí)行變更程序，嚴(yán)把工程材料質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)格施工關(guān)鍵工藝控制。做好施工自檢，檢測(cè)合格方能進(jìn)入下一道工序。在加強(qiáng)對(duì)工程質(zhì)量的結(jié)構(gòu)進(jìn)行管理同時(shí)，還對(duì)施工工藝方法及各施工環(huán)節(jié)進(jìn)行檢查，檢驗(yàn)采購(gòu)材料是否符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，檢查預(yù)防施工工序和方法是否符合標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)關(guān)鍵工種工人事先培訓(xùn)，合格后上崗操作。樹(shù)立“一切用數(shù)據(jù)說(shuō)話”的觀點(diǎn)。嚴(yán)格按照規(guī)范要求施工，并做好原始記錄。嚴(yán)格執(zhí)行操作細(xì)則，設(shè)立專門技術(shù)人員和質(zhì)檢人員負(fù)責(zé)技術(shù)指導(dǎo)監(jiān)督。在環(huán)保方面，全部工程完工后，清除一切施工垃圾、臨時(shí)施工設(shè)施和臨時(shí)生活設(shè)施，對(duì)臨時(shí)工程拆除后的場(chǎng)地進(jìn)行認(rèn)真清理。

　　通過(guò)科學(xué)合理的制定加固改造技術(shù)方案，強(qiáng)化管理，建立健全了質(zhì)量安全保證體系，完善質(zhì)量安全目標(biāo)、責(zé)任、追查、獎(jiǎng)懲等各項(xiàng)制度，做到精細(xì)管理，防止質(zhì)量安全通病發(fā)生;2012年10月初，該橋加固改造工程全部完工，完工后經(jīng)過(guò)檢測(cè)驗(yàn)收，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求，使用性能得到較大程度提高，進(jìn)一步提升了服務(wù)水平，創(chuàng)造了良好的社會(huì)價(jià)值。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　5、《公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGT J22-2008

　　6、《公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范》JTGT J23-2008