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(shù)方案的探討研究及論證驗算;以及對其施工方案及工藝質(zhì)量控制要點的論述，并對該橋改造難點進行剖析，結(jié)合工程實踐經(jīng)驗闡述了危橋加固改造技術(shù)方案、工藝質(zhì)量控制、項目管理及危橋加固改造工程的經(jīng)濟價值和社會意義。

　　關(guān)鍵詞：橋梁,技術(shù)方案,工藝質(zhì)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?lián)希迟N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(shù)方案上進行充分的論證研究，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行。

　　一、初步擬定加固改造技術(shù)方案

　　該橋運行多年來，下部構(gòu)造安全穩(wěn)定，未出現(xiàn)沉降、變形、開裂等現(xiàn)象，加上原橋梁樁基設(shè)計為摩擦樁，已經(jīng)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(gòu)為6*16米公路Ⅰ級標準預(yù)應(yīng)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(shù)方案理論驗證

　　一)、變更設(shè)計部位

　　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、加高橋臺背墻和側(cè)墻。

　　二)、上構(gòu)自重對比計算(一孔)

　　1、現(xiàn)有橋梁上構(gòu)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(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)、空心板受力計算(僅計算中板，不作整體驗算)

　　1、計算依據(jù)

　　《公路工程技術(shù)標準》 JTG B01—2003

　　《公路橋涵設(shè)計通用規(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)計規(guī)范》 JTG D62—2004

　　2、計算原則

　　充分簡化，簡化計算趨向最不利狀態(tài)，如車輪作用力為一個面，計算為一點，彎矩小于1的系數(shù)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(shù)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(jié)構(gòu)基頻：

　　μ=0.1767×lnf-0.0157=0.32

　　4、橫向分布系數(shù)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(nèi)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(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)計值fcd =18.4MPa，鋼筋設(shè)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(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(shù)方案方案可行。

　　三、施工方案確定

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

　　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 → 檢驗

　　(1)定位。.按設(shè)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(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。

　　(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)進行3∽5次，直至孔內(nèi)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(nèi)應(yīng)保持干燥。

　　(4)鋼材除銹。鋼材錨固長度范圍的鐵銹、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(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(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(nèi)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(nèi);.鋼筋可采用旋轉(zhuǎn)或手錘擊打方式入孔，手錘擊打時，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。.植筋膠有一個固化過程，植筋后夏季12小時內(nèi)(冬季24小時內(nèi))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(shè)計荷載;若固化溫度5℃左右，4天即可承受設(shè)計荷載，且錨固力隨時間延長繼續(xù)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(tǒng)作拉拔試驗。一般加載至鋼材的設(shè)計力值，檢測結(jié)果直觀、可靠。

　　(9)植筋膠的使用還應(yīng)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(jié)合部位無論采用何種施工方法，均應(yīng)對表面進行鑿毛處理，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)嚴格檢查伸縮縫、泄水管、護欄、支座等附屬設(shè)施預(yù)埋件是否齊全，確定無誤后方可澆筑。施工時，應(yīng)保證預(yù)應(yīng)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?xí)r應(yīng)充分振搗密實，嚴格控制其質(zhì)量。

　　(2)為了防止預(yù)制板上拱過大，及預(yù)制板與橋面現(xiàn)澆層由于齡期差別而產(chǎn)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(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，按1m一道在鉸縫的側(cè)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(yù)制時，除注意按本設(shè)計圖紙預(yù)埋鋼筋和預(yù)埋件外，橋面系、伸縮縫、護欄及其它相關(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(fā)生碰撞，應(yīng)保證管道位置不變而適當挪動鋼筋位置。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度達到設(shè)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(yīng)適當增加齡期，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。當預(yù)應(yīng)力鋼束張拉達到設(shè)計張拉力時，實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(xiàn)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(guī)定，抹平后的水泥砂漿在預(yù)制梁安裝前，必須進行養(yǎng)護，并保持清潔。

　　2)預(yù)制板構(gòu)件的起吊、運輸、裝卸和安裝時的砼強度，應(yīng)符合圖紙規(guī)定，一般不低于預(yù)制板砼設(shè)計強度的80%。

　　3)裝卸、運輸預(yù)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(yīng)接近于梁最后放置的位置。

　　4)預(yù)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(yù)制梁頂面，嚴防頂板滯留油膩、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(xù)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(yǎng)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(jiān)督、法人管理、社會監(jiān)理、企業(yè)自檢”四級質(zhì)量保證體系。建設(shè)過程中做到“四嚴”，即嚴格施工隊伍準入，嚴格執(zhí)行變更程序，嚴把工程材料質(zhì)量關(guān)，嚴格施工關(guān)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(zhì)量的結(jié)構(gòu)進行管理同時，還對施工工藝方法及各施工環(huán)節(jié)進行檢查，檢驗采購材料是否符合質(zhì)量標準，檢查預(yù)防施工工序和方法是否符合標準，對關(guān)鍵工種工人事先培訓(xùn)，合格后上崗操作。樹立“一切用數(shù)據(jù)說話”的觀點。嚴格按照規(guī)范要求施工，并做好原始記錄。嚴格執(zhí)行操作細則，設(shè)立專門技術(shù)人員和質(zhì)檢人員負責(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、臨時施工設(shè)施和臨時生活設(shè)施，對臨時工程拆除后的場地進行認真清理。

　　通過科學(xué)合理的制定加固改造技術(shù)方案，強化管理，建立健全了質(zhì)量安全保證體系，完善質(zhì)量安全目標、責(zé)任、追查、獎懲等各項制度，做到精細管理，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)過檢測驗收，各項技術(shù)指標均滿足設(shè)計要求，使用性能得到較大程度提高，進一步提升了服務(wù)水平，創(chuàng)造了良好的社會價值。

　　參考文獻：

　　1、《公路工程技術(shù)標準》 JTG B01-2003

　　2、《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》 JTG D60-2004

　　3、《公路鋼筋及預(yù)應(yīng)力砼橋涵設(shè)計規(guī)范》 JTG D62-2004

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

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