道路桥梁施工论文大桥加固改造方案探讨

　　摘要：本文通过对荆门市207国道竹皮河大桥加固改造工程技术方案的探讨研究及论证验算;以及对其施工方案及工艺质量控制要点的论述，并对该桥改造难点进行剖析，结合工程实践经验阐述了危桥加固改造技术方案、工艺质量控制、项目管理及危桥加固改造工程的经济价值和社会意义。

　　关键词：桥梁,技术方案,工艺质量,项目管理

　　竹皮河大桥位于207国道荆门城郊竹皮河，中心桩号2016+560，全长101.04米，宽15米，该桥因老桥桥面破损、空心板下挠，原粘贴钢板脱落，成为危桥，故对该桥进行加固处理。针对该桥的特点，重点在在加固改造技术方案上进行充分的论证研究，制定出科学合理的加固改造技术方案，确保该桥加固改造顺利进行。

　　一、初步拟定加固改造技术方案

　　该桥运行多年来，下部构造安全稳定，未出现沉降、变形、开裂等现象，加上原桥梁桩基设计为摩擦桩，已经嵌入岩层，故对桥梁桩基不进行处理，采取原桥盖梁增大截面积方式加固，同时更换上构为6*16米公路Ⅰ级标准预应力混凝土空心板，进行桥面铺装，防撞墙护栏及接线工程。

　　二、加固改造技术方案理论验证

　　一)、变更设计部位

　　1、考虑到与现有道路尽量接顺的要求，拟提高桥梁高度，主要采用增设支座垫石(原桥未设支座垫石)。

　　2、更换全部梁板，采用16米预应力钢筋砼空心板。

　　3、加高桥台背墙和侧墙。

　　二)、上构自重对比计算(一孔)

　　1、现有桥梁上构自重(人行道系不变，不参与计算)

　　中板总重量=(6.32+0.23)×13×2.6=221.39T

　　边板总重量=(6.39+0.23)×2×2.6=34.42T

　　绞缝总重=0.01×16×14×2.6=5.37T

　　桥面铺装总重量=12×(0.15+0.04)/2×16×2.6=47.42

　　一跨上构总重=308.6T

　　2、改建成预应力钢筋砼上构自重

　　中板总重=(8.4+0.33)×10×2.6=226.98T

　　边板总重=(9.0+0.33)×2×2.6= 48.52T

　　绞缝总重=0.092×16×11×2.6=42.1T

　　桥面铺装总重=12×0.10×16×2.6=49.9T

　　一跨上构总重=367.5T

　　3、改建成85cm高普通钢筋砼上构自重

　　中板总重=(6.49+0.215)×13×2.6=226.63T

　　边板总重=(6.60+0.215)×2×2.6=35.44T

　　绞缝总重=0.11×14×2.6=4.0T

　　桥面铺装总重=12×0.10×16×2.6=49.9T

　　一跨上构总重=315.97T

　　三)、普通钢筋砼空心板底板用钢量对比

　　1、原普通钢筋空心板

　　13Φ25钢筋，Ag=0.006378m2

　　配筋率1.615%

　　2、现普通钢筋空心板(初步拟定的)

　　15Φ28钢筋，2Φ25钢筋Ag=0.010213m2

　　配筋率2.518%

　　四)、空心板受力计算(仅计算中板，不作整体验算)

　　1、计算依据

　　《公路工程技术标准》 JTG B01—2003

　　《公路桥涵设计通用规范》 JTG D60—2004

　　《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 JTG D62—2004

　　2、计算原则

　　充分简化，简化计算趋向最不利状态，如车轮作用力为一个面，计算为一点，弯矩小于1的系数均按1进行计算，不进行横向、纵向折减，不计铰缝传力作用，仅按单板计算受力。

　　3、冲击系数计算

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

　　I=(99×853-67×603)/12=3860531.25cm4

　　结构基频：

　　μ=0.1767×lnf-0.0157=0.32

　　4、横向分布系数计算(采用简化公式)

　　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级标准车辆荷载计算

　　标准车辆荷载550kN各轴载为30kN、120kN、120kN、140kN、140kN，轴距为3m、1.4m、7m、1.4m，轮距1.8m，单轮着地宽度0.3m×0.2m。 车道荷载按公路I级，qk=10.5kN/m计算(整体验算时使用)，集中荷载内插Pk=224kN。

　　(因第5项比本项受力更不利，本项不计算)

　　6、按实际荷载排布，最大单车重量按1000kN计算

　　后桥双轮组(外型尺寸(长/宽/高)： 7750×2480×3120 )：车辆荷载1000kN，轴载200kN、400kN、400kN，轴距3.5m、1.3m，轮距1.9m。单侧轴载(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

　　跨中弯矩：

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

　　均布荷载跨中弯矩：

　　q1=2266.3kN/13块/16m+40kN/14道/16m+0.1×1×26(铺装层)=13.67kN/m

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

　　考虑冲击荷载的跨中弯矩叠加结果：

　　M中=γ( M2+(1+μ)×M1)×(1-0.2437)

　　γ—安全系数，μ—冲击系数

　　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砼设计值fcd =18.4MPa，钢筋设计值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

　　受压区两根Φ25受压架立钢筋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

　　调整配筋，配17Φ28+1Φ25 Ag=0.010953m2

　　现设计拟配筋是原梁板配筋的0.010953/0.006378=1.72倍，配筋率为2.7%。通过验算论证，该加固技术方案方案可行。

　　三、施工方案确定

　　结合本工程实际情况，确定科学合理，确实可行的施工方案：

　　一)、盖梁加固

　　1、化学植筋施工工艺

　　定位 →钻孔 → 清孔 → 钢材除锈 → 锚固胶配制 → 植筋 → 固化、保护 → 检验

　　(1)定位。.按设计要求标示植筋钻孔位置、型号，若基材上存在受力钢筋，钻孔位置可适当调整，但均宜植在箍筋内侧。

　　(2)钻孔。钻孔宜用电锤或风钻成孔，如遇钢筋宜调整孔位避开。

　　(3)清孔。.钻孔完毕，检查孔深、孔径合格后将孔内粉尘用压缩空气吹出，然后用毛刷、棉布将孔壁刷净，再次压缩空气吹孔，应反复进行3∽5次，直至孔内无灰尘碎屑，将孔口临时封闭。若有废孔，清净后用植筋胶填实。钻孔孔内应保持干燥。

　　(4)钢材除锈。钢材锚固长度范围的铁锈、油污应清除干净(新钢筋的青色氧化外皮也应除去)，并打磨出金属光泽，采用角磨机和钢丝轮片速度较快。

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　　(5)锚固胶配制。采用植筋胶为A、B两组份的，配胶宜采用机械搅拌，搅拌器可由电锤和搅拌齿组成，搅拌齿可采用电锤钻头端部焊接十字形Φ14钢筋制成。也可用细钢筋棍人工搅拌。取洁净容器(塑料或金属盆，不得有油污、水、杂质)和称重衡器按配合比混合，并用搅拌器搅拌约5∽10分钟左右至A、B组份混合均匀为止。搅拌时最好沿同一方向搅拌，尽量避免混入空气形成气泡。.胶应现配现用，每次配胶量不宜大于5公斤。

　　(6)植筋。垂直孔植筋将胶直接流、捣进孔中即可;.水平孔植筋可用Φ6细钢筋配合托胶板(干净木板)往孔内捣胶，也可让施工人员戴好皮手套，将配好的胶成团塞、捣进孔内;.钢筋可采用旋转或手锤击打方式入孔，手锤击打时，一手应扶住钢筋，以避免回弹;锚固胶填充量应保证插入钢筋后周边有少许胶料溢出

　　(7).固化、保护。.植筋胶有一个固化过程，植筋后夏季12小时内(冬季24小时内)不得扰动钢筋，若有较大扰动宜重新植;植筋胶在常温、低温下均可良好固化，若固化温度25℃左右，2天即可承受设计荷载;若固化温度5℃左右，4天即可承受设计荷载，且锚固力随时间延长继续增长。

　　(8)检验。植筋后3∽4天可随机抽检，检验可用千斤顶、锚具、反力架组成的系统作拉拔试验。一般加载至钢材的设计力值，检测结果直观、可靠。

　　(9)植筋胶的使用还应严格按所购胶的说明来进行施工。

　　2、新旧砼接合部施工要求

　　新旧砼结合部位无论采用何种施工方法，均应对表面进行凿毛处理，处理构造深度不应低于6mm，表面应清理洁净，并在施工前使用结构胶，以确保结合紧密。

　　二)、空心板预制

　　(1)浇筑空心板混凝土前应严格检查伸缩缝、泄水管、护栏、支座等附属设施预埋件是否齐全，确定无误后方可浇筑。施工时，应保证预应力孔道及钢筋位置准确，控制混凝土骨料最大粒径不得大于20mm。浇筑混凝土时应充分振捣密实，严格控制其质量。

　　(2)为了防止预制板上拱过大，及预制板与桥面现浇层由于龄期差别而产生过大收缩差，存梁期不超过90d，若累计上拱值超过计算值8mm, 应采取控制措施。预制空心板在钢束张拉完成后、各存梁期跨中上拱度计算值及二期恒载所产生的下挠值如下表所示：

　　(3)空心板预制时，按1m一道在铰缝的侧模嵌上500mm长的φ6钢筋，形成6mm凹凸不平的粗糙面。

　　(4) 空心板预制时，除注意按本设计图纸预埋钢筋和预埋件外，桥面系、伸缩缝、护栏及其它相关附属构造，均应参照相关图纸施工，护栏预埋钢筋必须预埋在预制空心板内。

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　　三)、预应力工艺

　　(1)预应力管道的位置必须严格按坐标定位并用定位钢筋固定，定位钢筋与空心板腹板箍筋点焊连接，严防错位和管道下垂，如果管道与钢筋发生碰撞，应保证管道位置不变而适当挪动钢筋位置。浇筑前应检查波纹管是否密封，防止浇筑混凝土时阻塞管道。

　　(2)预制空心板预应力钢束必须待混凝土立方体强度达到设计混凝土强度等级的85%后，且混凝土龄期不小于7d，方可张拉。施工单位在条件具备时应适当增加龄期，提高混凝土弹性模量，减少反拱度。预应力钢束采用两端同时张拉，锚下控制应力为0.75fpk=1395MPa。

　　(3)施加预应力应采用张拉力与引伸量双控。当预应力钢束张拉达到设计张拉力时，实际引伸量值与理论引伸量值的误差应控制在6%以内。实际引伸量值应扣除钢束的非弹性变形影响。

　　(4)预应力钢束张拉顺序为：左N1→右N2→右N1→左N2。

　　(5)孔道压浆采用C50水泥浆，要求压浆饱满。

　　四)、空心板安装

　　吊装前对桥位现场进行认真地平整压实。

　　1)安装前对墩、台支座垫层表面及梁底面清理干净，支座垫石用水灰比不大于0.5的1：3水泥砂浆抹平，使其顶面标高符合图纸规定，抹平后的水泥砂浆在预制梁安装前，必须进行养护，并保持清洁。

　　2)预制板构件的起吊、运输、装卸和安装时的砼强度，应符合图纸规定，一般不低于预制板砼设计强度的80%。

　　3)装卸、运输预制板时，按标定的上下记号正立安放，不准上下倒置，支承台应接近于梁最后放置的位置。

　　4)预制板安装时注意梁体位置摆放准确，支座安装正确，并使支座与T梁接触密实牢固。

　　五)、桥面铺装

　　1)桥面铺装前，清洁预制梁顶面，严防顶板滞留油腻、污泥等。并将预制梁顶面拉毛，保持梁面粗糙，以利于桥面现浇与预制梁紧密结合成整体。

　　2)绑扎桥面钢筋网，测量桥面控制标高，支模板，空压机清理梁上杂物，并洒水湿润梁板。

　　3)桥面铺为连续钢筋混凝土，砼在拌和站集中拌和，手推车运输至桥面，插入式振捣器和平板振捣器振捣，行夯刮平。

　　4)桥面铺装要控制好桥面砼标高和平整度，误差不大于10mm，施工中在桥面钢筋上安放行夯钢管轨道，每隔三米测量一控制点，确保桥面标高、平整度和横坡度，桥面砼一定要进行二次收浆、拉毛，及时养生以防开裂。

　　四、项目管理及实施

　　该工程于2012年5月8日正式开工，在施工过程中，在项目管理上，进一步落实“政府监督、法人管理、社会监理、企业自检”四级质量保证体系。建设过程中做到“四严”，即严格施工队伍准入，严格执行变更程序，严把工程材料质量关，严格施工关键工艺控制。做好施工自检，检测合格方能进入下一道工序。在加强对工程质量的结构进行管理同时，还对施工工艺方法及各施工环节进行检查，检验采购材料是否符合质量标准，检查预防施工工序和方法是否符合标准，对关键工种工人事先培训，合格后上岗操作。树立“一切用数据说话”的观点。严格按照规范要求施工，并做好原始记录。严格执行操作细则，设立专门技术人员和质检人员负责技术指导监督。在环保方面，全部工程完工后，清除一切施工垃圾、临时施工设施和临时生活设施，对临时工程拆除后的场地进行认真清理。

　　通过科学合理的制定加固改造技术方案，强化管理，建立健全了质量安全保证体系，完善质量安全目标、责任、追查、奖惩等各项制度，做到精细管理，防止质量安全通病发生;2012年10月初，该桥加固改造工程全部完工，完工后经过检测验收，各项技术指标均满足设计要求，使用性能得到较大程度提高，进一步提升了服务水平，创造了良好的社会价值。

　　参考文献：

　　1、《公路工程技术标准》 JTG B01-2003

　　2、《公路桥涵设计通用规范》 JTG D60-2004

　　3、《公路钢筋及预应力砼桥涵设计规范》 JTG D62-2004

　　5、《公路桥梁加固设计规范》JTGT J22-2008

　　6、《公路桥梁加固施工技术规范》JTGT J23-2008