市政橋梁拓寬改造中加固設(shè)計研究

王斌

（四川攀枝花規(guī)劃建筑設(shè)計研究院有限公司，四川　攀枝花 617000）

0　引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們生活質(zhì)量也得到了一定提升，同時也促使城市交通行業(yè)也更加繁忙，導(dǎo)致城市交通荷載承受巨大壓力，大多數(shù)市政橋梁建筑工程已逐漸無法滿足現(xiàn)今城市的實(shí)際交通需求。在這種情況下，橋梁拓寬改造加固設(shè)計工作就必須提上日程，即在原有橋梁建筑基礎(chǔ)上，展開一系列施工加固手段，如預(yù)應(yīng)力施加、黏貼鋼板等，進(jìn)而不但能極大提高橋梁實(shí)際承載力，還能充分保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，從而為人們出行提供良好保障。

1　關(guān)于市政橋梁拓寬加固設(shè)計類型分析

1.1　懸臂挑梁

通常來說，在進(jìn)行市政橋梁拓寬加固設(shè)計時，如果采用懸臂挑梁設(shè)計方式，那么對原有橋梁建筑結(jié)構(gòu)實(shí)際承載能力便應(yīng)提出嚴(yán)格化標(biāo)準(zhǔn)要求，讓其達(dá)到某種規(guī)定狀態(tài)方可，只有這樣才能順利開展懸臂挑梁施工[1]。同時根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，懸臂挑梁形式的拓寬加固是可以在原有橋梁主結(jié)構(gòu)上直接展開拓寬改造工程的，如可借助黏貼鋼板手段來有效加固原有橋梁建筑結(jié)構(gòu)，讓其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)承載要求，并且該種加固方式對橋型自身并沒有太大局限，無論是拱形橋梁結(jié)構(gòu)還是梁式橋梁結(jié)構(gòu)都可采用懸臂挑梁加固手段，從而順利實(shí)現(xiàn)橋梁拓寬加固目標(biāo)，懸臂挑梁結(jié)構(gòu)示意見圖1。

圖1　懸臂挑梁結(jié)構(gòu)示意圖

1.2　原有橋梁與加寬位置的連接加固

通常在市政橋梁建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓寬改造時，橋梁部分橋面板需要始終與原有橋梁連接在一起，而對于拓寬加固的橋梁下方位置來說可進(jìn)行單獨(dú)分離設(shè)計，這樣一來不但能充分滿足橋梁橋面寬度實(shí)際需求[2]，還能在不增加原有橋梁實(shí)際承受荷載的基礎(chǔ)上對其有效展開加固工作，極大提升其安全性能，見圖2。

1.3　單邊加固

基于現(xiàn)階段實(shí)際情況來看，如果市政橋梁結(jié)構(gòu)承載力較差，那么可采取拓寬加固中的單邊加固手段來改變這一現(xiàn)狀，進(jìn)而對其展開單側(cè)改造工作，讓其處于正常交通運(yùn)行狀態(tài)。然而需要注意的一點(diǎn)就是由于單邊加固極為容易受到外界環(huán)境影響，因而在對其具體開展改造工作時一定要充分考慮到市政橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際連接需求，防止橋梁結(jié)構(gòu)本身出現(xiàn)任何問題，實(shí)現(xiàn)單邊加固最佳效果，見圖3。

圖3　橋梁單邊加固施工圖

2　市政橋梁拓寬加固設(shè)計原則和設(shè)計原理分析

2.1　市政橋梁拓寬加固設(shè)計原則

通常在對市政橋梁結(jié)構(gòu)展開拓寬加固設(shè)計時，首先需要考慮的便是是否可能會對周圍管道線路等設(shè)施產(chǎn)生影響破壞，并且在此基礎(chǔ)上還要提出科學(xué)詳細(xì)的設(shè)計方案，對橋梁拓寬加固設(shè)計展開深入化的分析探討[3]。同時在橋梁拓寬加固方案具體落實(shí)時，相關(guān)工作人員還要嚴(yán)格按照方案標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行操作，防止周圍管道線路出現(xiàn)破裂損壞現(xiàn)象，再加上拓寬加固施工屬于半封閉施工模式，因而要保證來往交通車輛處于正常行駛狀態(tài)，避免出現(xiàn)交通堵塞情況。此外，市政橋梁拓寬加固設(shè)計要盡可能以簡單化為主，在對原有橋梁建筑結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生任何破壞的基礎(chǔ)上，通過雙側(cè)拓寬或單側(cè)拓寬手段來最大限度降低拓寬加固成本費(fèi)用，而在原有橋梁和新橋連接處還要盡量保證材料使用達(dá)到一致標(biāo)準(zhǔn)，防止因材料性能存在差異較大而出現(xiàn)嚴(yán)重沉降問題，但如果原有市政橋梁結(jié)構(gòu)自身存在缺陷較大，那么就不能采取單側(cè)拓寬或雙側(cè)拓寬方式，而是需要對拓寬位置實(shí)際地基承重力展開合理約束控制，有效結(jié)合施工線路實(shí)際運(yùn)行情況，從而充分保證市政橋梁拓寬加固方案實(shí)施的安全可靠性[4]。

2.2　市政橋梁拓寬加固設(shè)計原理

通常來說，市政橋梁拓寬加固設(shè)計原理可具體劃分為2點(diǎn)內(nèi)容：主動加固和被動加固。其中主動加固具體是指借助補(bǔ)強(qiáng)材料的添加來極大擴(kuò)大橋梁結(jié)構(gòu)橫截面積，進(jìn)而有效提升其實(shí)際承載力；而被動加固則是指通過預(yù)應(yīng)力增加來擴(kuò)大橋梁承載力儲備容量，從而在原有橋梁荷載不發(fā)生任何變化情況提升其安全儲備性能。具體闡述如下：（1）主動加固設(shè)計原理。基于市政橋梁角度來說，主動加固設(shè)計原理就是將加固性材料融入到橋梁結(jié)構(gòu)性能較為薄弱位置，其中最常見加固性材料包括黏貼鋼板、黏貼高強(qiáng)度復(fù)合纖維及補(bǔ)焊鋼筋等，在具體實(shí)施上述加固措施時還要有效解決實(shí)際情況展開深入分析，特別需要注意的一點(diǎn)就是，需要對市政橋梁結(jié)構(gòu)中的各個部位受力情況和帶載加固展開重點(diǎn)研究探討，極大提升橋梁實(shí)際承載水平。除此之外，需要將橋梁可能出現(xiàn)的變形情況放在重點(diǎn)位置，一旦其發(fā)生變形不但會極大降低橋梁承載性能，還會致使拓寬加固效果相應(yīng)減弱。（2）被動加固設(shè)計原理。市政橋梁被動加固設(shè)計原理即為借助預(yù)應(yīng)力的增加來徹底改變以往橋梁受力情況，進(jìn)而促使其安全穩(wěn)定性能能夠得到有效提升。由此可以了解到，在對市政橋梁展開被動加固設(shè)計時，一定要先在原有橋梁適當(dāng)位置進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的增設(shè)，讓其承受一定壓力影響，從而借此來擴(kuò)大原有橋梁的安全儲備，達(dá)到拓寬加固最佳效果[5]。

3　市政橋梁拓寬改造加固設(shè)計要點(diǎn)分析

3.1　加固方法選擇

根據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示可知，市政橋梁加固手段主要包括2種：上部結(jié)構(gòu)加固和下部結(jié)構(gòu)加固。其中上部結(jié)構(gòu)加固中主要涉及到的加固方法主要有以下幾種：黏貼外包鋼加固、噴射混凝土加固、預(yù)應(yīng)力施加加固、結(jié)構(gòu)受力體系合理優(yōu)化加固及截面增大加固等；而下部結(jié)構(gòu)加固則包含護(hù)套加固、鋼筋混凝土套箍加固、樁基增加加固及擴(kuò)大橋梁基礎(chǔ)加固等，上述所有加固方法均能有效提升市政橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和實(shí)際承載能力，因而這就需要工作人員在進(jìn)行方案選擇時，能夠充分結(jié)合不同施工現(xiàn)場實(shí)際周圍環(huán)境及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求來合理選擇，從而為市政橋梁拓寬改造加固工作的順利進(jìn)行創(chuàng)造良好條件。以某省市政橋梁拓寬改建加固工程為例，該橋梁自投入使用開始到目前為止已有十余年，原有橋梁結(jié)構(gòu)屬于三跨簡支梁類型，三跨分別是15 m、25 m、15 m，以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主，若對其展開拓寬改建施工就需要將原有橋梁寬度由35 m加寬到54 m左右，并且在具體設(shè)計前，還要安排相對專業(yè)人士針對橋梁實(shí)際荷載情況進(jìn)行全面檢測分析，從而在原有橋梁基礎(chǔ)上在兩側(cè)位置進(jìn)行拓寬，便于擴(kuò)大橋梁實(shí)際寬度。

3.2　拓寬設(shè)計

通常在進(jìn)行市政橋梁拓寬設(shè)計時需要重點(diǎn)考慮以下幾點(diǎn)因素：

（1）新時期發(fā)展背景下，城市交通壓力逐漸增大，而橋梁結(jié)構(gòu)下方市政管道線路也是交叉纏繞，特別是部隊(duì)光纜不但管道線路遷移成本費(fèi)用較高，而且極容易受到周圍外界因素影響破壞，因而這就要求原有市政橋梁拓寬改造加固工作要盡可能簡單化處理，即為保證原有橋梁結(jié)構(gòu)不發(fā)生任何改變基礎(chǔ)上展開雙側(cè)或是單側(cè)拓寬設(shè)計，并且在此期間還要做好交通組織設(shè)計工作，最大限度保證原有橋梁可以繼續(xù)使用，不對城市交通正常運(yùn)行帶來任何影響。

（2）無論是對于原有市政橋梁還是新的橋梁結(jié)構(gòu)來說，其內(nèi)部都含有預(yù)制空心板、預(yù)制T梁、現(xiàn)澆板梁、預(yù)制箱梁及現(xiàn)澆箱梁等結(jié)構(gòu)，因而最好選擇同等剛度類型材料進(jìn)行拓寬施工。

（3）原有市政橋梁因投入使用年限較長，因而該橋梁結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)沉降已趨于穩(wěn)定狀態(tài)，如果橋梁拓寬加固是在基礎(chǔ)施工完成后方開始沉降，那么新舊橋梁結(jié)構(gòu)必然會出現(xiàn)沉降差距，這就需要相關(guān)工作人員能夠及時采取合理措施降低新橋梁基礎(chǔ)沉降值，如在對橋梁樁基進(jìn)行設(shè)計時應(yīng)以橋梁樁基實(shí)際承載力為主要參考標(biāo)準(zhǔn)，有效降低樁長和樁徑之間比例，從而最大限度提升市政橋梁拓寬加固水平。

3.3　增加混凝土懸臂挑梁

通常在對市政橋梁展開拓寬改造加固設(shè)計時，如果條件充分允許設(shè)計人員可適當(dāng)調(diào)整改變橋梁橫向系數(shù)，通過黏貼鋼板方法來對原有市政橋梁展開加固工作，進(jìn)而促使其承載力得到極大提升。而對于新增人行道和車行道來說，都要對其進(jìn)行懸臂梁的增設(shè)，徹底拆除以往人行道和舊護(hù)欄，并且還要將原有橋梁表面鋪裝層拆除，重新展開鋼筋混凝土澆筑工作，將新舊橋梁有效連接在一起，實(shí)現(xiàn)市政橋梁拓寬加固最終目的。同時該種加固方式還可應(yīng)用于拱橋結(jié)構(gòu)和梁式橋結(jié)構(gòu)之中，但需要注意的一點(diǎn)就是，鋼筋混凝土懸臂挑梁并不需要進(jìn)行橋墩拓寬，再加上實(shí)際工作量較小，因而通常都會選擇雙側(cè)拓寬方法，從而極大降低城市交通存在壓力，促使市政橋梁能夠長期處于安全通暢運(yùn)行狀態(tài)之中。此外，還可基于混凝土懸臂挑梁施工實(shí)際情況制定相應(yīng)加固方案，如可先將懸臂部分混凝土鑿開，使ф14能與鋼筋焊接有效連接在一起，繼而展開混凝土C50澆筑工作，讓橋梁下的懸臂結(jié)構(gòu)連接起來，最后再采取黏貼鋼板方法對其展開加固，全面提升橋梁鋪層和鋼板之間存在的粘結(jié)力。

4　結(jié)語

綜上所述，為了有效降低工程投資成本，充分保證人們出行安全性，市政橋梁拓寬改造加固設(shè)計就顯得尤為重要，需要設(shè)計人員在具體設(shè)計期間能充分考慮到不同的改造橋梁實(shí)際場所及周圍環(huán)境等因素，進(jìn)而制定出最為合理的設(shè)計方案，極大提升市政橋梁實(shí)際承載能力和使用壽命，從而為人們安全穩(wěn)定出行提供良好保障。

參考文獻(xiàn)：

鄭濟(jì)高鐵黃河特大橋全面開建 預(yù)計2020年4月完工

目前，鄭(州)濟(jì)(南)高速鐵路鄭州黃河特大橋建設(shè)工程進(jìn)入全面施工階段。鄭濟(jì)高速鐵路鄭州黃河特大橋主橋及南引橋全長4 377 m，采用公路、鐵路上下層合建的布置形式，設(shè)計4線鐵路、6車道快速路，預(yù)計2020年4月完工。