08史方华-拼宽桥梁的关键技术

拼宽桥梁的关键技术一、拼宽桥梁设计标准二、拼宽桥梁连接方案三、拼宽桥梁结构形式一、拼宽桥梁设计标准车辆荷载等级：拓宽工程桥梁设计遵循“老桥老标准,新桥新标准”。目前省内拓宽的高速公路原桥梁设计荷载等级一般为汽－超20、挂－120；拓宽新建部分及完全新建桥涵设计荷载等级采用新标准公路－I级。桥梁拼接设计中，对原桥梁、拼接部位、拼接后桥梁整体进行结构分析和验算；对原桥梁进行评价，采用老标准；但承载能力极限状态的计算采用现行荷载标准，不满足的建议进行加固处理；有条件时，采用现行标准中的荷载等级对拼接后桥梁进行整体检算。一、拼宽桥梁设计标准桥面净宽杭甬高速公路拓宽一期工程（红垦-沽渚段）4车道拓宽为6车道，拼宽2×4.50m，桥宽2×17.00m。沪杭甬高速公路拓宽工程（沈士至红垦段、钱江二桥段除外）4车道拓宽为6车道，拼宽2×4.50m，桥宽2×17.00m。一、拼宽桥梁设计标准桥面净宽沪杭甬高速公路拓宽工程（沈士至红垦段）4车道拓宽为8车道，拼宽2×8.25m，桥宽2×20.75m。一、拼宽桥梁设计标准桥面净宽沪杭甬高速公路拓宽工程（枫泾至沈士段）、（沽渚至宁波段）4车道拓宽为8车道，拼宽2×7.75m，桥宽2×20.25m。一、拼宽桥梁设计标准桥面净宽沪杭甬高速公路拓宽工程（枫泾至沈士段）6车道拓宽为8车道，拼宽2×4.0m，桥宽2×20.25m。一、拼宽桥梁设计标准桥面净宽•组合箱梁标准横断面•空心板标准横断面107512251585桥梁中心线8007505050153.5301103.53013012.0%15外侧悬臂部分凿除，现浇桥面板5010cm现浇砼10cm现浇接头防水层9cm沥青砼老桥部份拼宽部份1201052802.0%防水层10cm沥青砼10cm现浇砼18cm现浇接头28012012015401225551251251251254512512515551100桥梁中心线老桥部份拼宽部份2.0%750800107515852.0%60cm现浇湿接头50550防水层10cm沥青砼10cm现浇砼H9cm沥青砼9cm现浇砼防水层浙江省甬台温高速公路复线（温州南塘至黄华段）4车道拓宽为8车道，拼宽2×8.0m，桥宽2×20.1m。一、拼宽桥梁设计标准桥面净宽•普通钢筋砼连续箱梁横断面•T梁标准横断面750800122510755085155070025515桥梁中心线老桥部份拼宽部份52515095301352.0%外侧悬臂部分凿除，现浇桥面板9cm沥青砼2.0%10cm沥青砼防水层14012012257508001075桥梁中心线851550501151961961151961961962.0%200增设新老桥横隔板1515cm桥面板9cm沥青砼防水层外侧悬臂部分凿除，现浇桥面板老桥部份拼宽部份20015852.0%100200200防水层16cm现浇接头10cm现浇砼20010cm沥青砼303030浙江省杭州(红垦)至金华高速公路改扩建工程4车道拓宽为8车道，拼宽2×6.75m，桥宽2×20.25m。一、拼宽桥梁设计标准桥面净宽浙江省杭州(红垦)至金华高速公路改扩建工程6车道拓宽为8车道，拼宽2×3.5m，桥宽2×20.25m。一、拼宽桥梁设计标准桥面净宽省内高速公路拼宽桥梁桥面宽度一览表一、拼宽桥梁设计标准桥面净宽项目名称拼宽标准拼宽桥宽(m)桥梁全宽(m)杭甬高速公路拓宽一期工程(红垦-沽渚段)4车道拓宽为6车道2×4.502×17.00沪杭甬高速公路拓宽工程(沈士至红垦段)4车道拓宽为6车道2×4.502×17.004车道拓宽为8车道2×8.252×20.75沪杭甬高速公路拓宽工程(枫泾至沈士段)4车道拓宽为8车道2×7.752×20.256车道拓宽为8车道2×4.002×20.25沪杭甬高速公路拓宽工程(沽渚至宁波段)4车道拓宽为8车道2×7.752×20.25浙江省甬台温高速公路复线(温州南塘至黄华段)4车道拓宽为8车道2×8.002×20.10浙江省杭州(红垦)至金华高速公路改扩建工程4车道拓宽为8车道2×6.752×20.256车道拓宽为8车道2×3.502×20.25注：红垦-沽渚段实施时，将第一车道画成3.5m，中央带缩窄，硬路肩作为第四车道，每500m左右设置一个港湾式停车带。二、拼宽桥梁连接方案•预制结构桥梁采用的拼宽方式方案方案一方案二方案三方案四构造形式上下独立上连，下不连上连，下铰接上、下均连接优点结构受力明确；施工对老桥交通影响小造价低上部结构能整体受力下部结构无附加内力上部结构能整体受力下部可以适应一定的变形新老桥整体性好提高了行车的舒适性缺点桥梁整体性差，后期的养护维修工作量大下部结构的整体性差，拼宽桥的稳定性差工程费用较高附加内力大，上、下部构造连接处易产生裂缝适用范围早期的拓宽工程有采用，病害较多，不推荐采用适用于软土地基路段下部非单桩独柱形式适用于软土地基路段下部为单桩独柱形式适用于地质条件较好的路段应用实例广佛、杭州艮山铁路桥沪宁、沪杭甬、甬台温、杭金衢沪杭甬、杭金衢沈大预制结构桥梁采用的拼宽方式根据国内和省内拼宽经验，4车道拓宽为8车道，桥梁大多为两侧拼宽6.75-8.25m，拼宽桥可采用双柱式结构，桥梁的整体稳定性较好，故推荐采用方案二即上连、下不连的拼宽方式；4车道拓宽为6车道和6车道拓宽为8车道，桥梁大多为两侧拼宽3.5-4.5m，考虑到拼宽宽度较小，下部采用单桩单柱接盖梁的墩柱形式，为提高桥墩的稳定性，采用方案三即上连、下铰接。三、拼宽桥梁结构形式老桥、拼宽桥梁常规结构形式对照表老桥拼宽桥梁上部结构形式简支空心板简支空心板先简支后连续空心板先简支后连续空心板简支组合箱梁简支组合箱梁简支T梁简支T梁简支I形梁简支I形梁普通钢筋砼连续箱梁普通钢筋砼连续箱梁桥墩结构形式柱式墩、桩基础、扩大基础柱式墩、桩基础桥台结构形式柱式台、桩基础柱式台、桩基础肋式台、桩基础高桩承台接盖梁桥台、桩基础U台、扩大基础U台、桩基础、扩大基础薄壁台、单排桩薄壁台、双排桩(一)按照易于拼接有利质量原则，拼宽桥梁的结构形式与老桥尽可能保持一致。新老梁板采用植筋连接，N1钢筋种植采用环氧树脂粘胶；湿接头采用钢纤维混凝土，植筋孔应避开普通和预应力钢筋。本图适用于6m、8m、10m空心板新老梁板间纵向连接构造图。⑴6m、8m、10m空心板新老梁纵向连接构造m×1516B6间距10cm16N14原空心板新拼空心板606810991010N2间距10cm（预埋）16间距10cmN316N4长度=L121345横断面15n×15三、拼宽桥梁结构形式上部结构纵向连接构造三、拼宽桥梁结构形式种植钢筋（化学锚栓）传统工艺根据已建拓宽工程经验，新老桥连接目前多采用化学植筋和化学锚栓。钢筋焊接对植筋胶锚固力影响较大，普通植筋胶无法满足焊接要求，须采用特制植筋胶才能保证钢筋焊接后的锚固力。现场实际操作时，监理人员很难辨别施工方所采用的是普通植筋胶还是特制植筋胶，且植筋胶的用量是否满足要求也难以鉴定。沪杭甬拓宽三期个别桥梁新老桥拼接缝由于植筋质量问题而造成拼接缝病害。根据《公路桥梁加固设计规范》（JTG/TJ22-2008）附录A中有关公式计算的植筋深度大于多数梁板的结构厚度，采用常规植筋方法无法满足规范要求。新老梁板采用自攻型锚定螺栓连接。通过机械设备先在混凝土相应位置钻出配套的螺纹孔，然后将锚定螺栓直接攻入孔内，切削齿自切入混凝土，与混凝土机械咬合，从而将荷载传递至混凝土内。本图适用于13m-30m空心板新老梁板间纵向连接构造图。⑵13m-30m空心板新老梁纵向连接构造m×15长度=L新拼空心板N4125×3横断面416N2沥青铺装层1010防水层砼铺装层n×15B20N313.4原空心板间距10cm1660991615105×367.5间距10cm（预埋）41320间距10cm(螺纹自切入)5N1M16锚固螺钉三、拼宽桥梁结构形式自攻型锚定螺栓新技术、新工艺应用三、拼宽桥梁结构形式2013年5月15日，在浙江省杭州(红垦)至金华高速公路改扩建工程八家山大桥现场对浙江省建设科技成果推广项目中的“自攻型锚定螺栓”进行了现场试验，验证了该锚固方法具有植入深度小、抗拉拔强度高、施工方便、不受焊接影响等特点，能解决传统植筋方法存在的问题，故该工程中跨径13m及以上的新老桥采用“自攻型锚定螺栓”代替植筋以实现新老桥锚固连接。自攻型锚定螺栓具有足够的表面硬度，先使用指定直径的钻头在混凝土相应位置打孔，孔洞深度比有效埋深深10mm，然后用压缩气枪吹去孔中的灰尘和沙粒，再将锚栓通过固定物置入孔内，最后旋紧锚栓至设计的深度。锚栓的切削齿自切入混凝土，与混凝土机械咬合，从而将荷载传递至混凝土内。新老桥不同连接方式性能比较表三、拼宽桥梁结构形式项目自攻型锚定螺栓种植钢筋（化学锚栓）锚固原理机械咬合力化学粘结力焊接性能机械锚栓，焊接无影响有影响（较差的品质，焊接后失效）防火性能机械锚栓，无影响影响较大长期性能良好，纯金属制造，直接攻入混凝土一般，胶水存在老化问题适用温度全天侯-5℃～40℃施工周期安装即可承载需固化时间⑷连续箱梁间：新老箱梁挑臂刚性连接⑶组合箱梁间：新老梁板挑臂刚性连接135309030455026.83030新拼箱梁10cm沥青铺装层防水层老桥箱梁9cm沥青铺装层防水层老桥原边线910老桥挑臂钢筋φ16@10cm新桥挑臂钢筋φ16@10cmφ16间距10cmN1老桥挑臂钢筋φ12@10cmφ16间距10cmN2拼宽部分老桥部分15150120(老桥挑臂凿除范围)(拼接后浇范围)1044净净新桥纵向钢筋老桥纵向钢筋11x10φ28N4φ16N3380(预留后浇段)4.54.5老桥边板挑臂钢筋@10cm15N412间距10cm1012间距10cmN212间距10cmN118×10@10cm砼铺装层沥青铺装层防水层预埋钢筋边板N3间距10cm12(16)181015606050401510109拼宽部份老桥部份10104.510三、拼宽桥梁结构形式三、拼宽桥梁结构形式通车状态下的梁板拼接方法研究按常规的做法，在接缝混凝土现浇施工后到需要的强度期间，车辆荷载不能作用在相应的会引起位移的梁板上，即车辆需绕道行驶。但在大交通流量的情况下会带来以下问题：①封闭一幅交通，双向车辆通行都在同一幅进行，车速降低，使得车辆通过能力大大降低，引起堵车和引发交通事故；②由于车辆密度太大，封闭一幅交通至混凝土达到所需强度的时间不能太长，同时要求浇筑纵缝的混凝土必须是高强、早强，混凝土容易产生裂缝。鉴于这样的情况，需要根据实际研究出一种有效而又简便的施工工艺以避免上述情况的产生，保证桥梁拼接工作的顺利完成。三、拼宽桥梁结构形式沪杭甬拓宽工程同样是在要求保通的情况下进行桥梁的拼接施工，当时进行了详细的理论计算和模型、实桥试验研究，采取了一套简便有效的施工工艺，取得了良好的效果。现介绍沪杭甬拓宽工程通车状态下桥梁拼接方法如下：如果能在新老梁板的拼接位置形成体外刚性连接，使体内的湿接缝混凝土在浇筑过程中变形连续，就能保证混凝土的施工质量。基于此思路，设计了专门的施工夹具，该夹具采用I22的工字钢制作，横跨新老梁板，通过螺栓夹紧工字钢，使得荷载得以传递。结构简图如下：三、拼宽桥梁结构形式通过有限元模拟计算和实桥荷载实验，都表明在老桥汽车荷载作用下，通过施工夹具的连接，拼宽梁板与老桥能共同受力，且变形连续，夹具能取到传递荷载的作用，为湿接缝混凝土的浇筑创造了条件。其现场施工图片如下：三、拼宽桥梁结构形式老桥墩(台)采用柱式墩(台)、桩基础的，拼宽桥墩(台)也采用柱式墩(台)、桩基础的形式；老桥桥墩采用柱式墩、扩大基础的，为减少拼宽桥墩的差异沉降，拼宽桥墩采用柱式墩、桩基础的形式；老桥桥台采用肋式台、桩基础的，为减少拼宽桥台开挖对老桥锥坡的影响，拼宽桥台取消肋板，采用高桩承台接盖梁桥台、桩基础的形式；下部墩台结构形式三、拼宽桥梁结构形式老桥桥台采用U台、扩大基础的，地质较差路段新拼桥梁采用U型桥台、桩基础，地质较好路段新拼桥梁采用U型桥