鋼結構橋梁在危橋搶修項目中的應用

李丹

（甘肅博睿交通重型裝備制造有限公司，蘭州730000）

1 危橋搶修研究背景

因20世紀期間橋梁設計荷載要求偏低和規劃施工不合理等內因以及在使用過程中自然界的侵蝕和超載等外因，我國當時修建的部分橋梁正慢慢變成危橋。2010年，我國的危橋的數量級達到93 500 座。危橋改造已成為橋梁工程領域一個重要的研究方向，開展鋼結構橋梁在危橋搶修項目中的應用及技術方面的研究具有非常現實的工程應用價值。

2 項目概況

G22 青蘭高速巉柳五十五橋上部結構為1-40 m 鋼筋混凝土剛架拱，由4 片拱架組成，中心間距為3.2 m，矢高5 m，矢跨比為1/8，下部結構為U 形臺，樁基礎。橋寬布置為0.5 m（防撞墻）+9.15 m+0.5 m（防撞墻），原橋面設計為5 cm 瀝青鋪裝層，設計荷載等級為汽-15、掛-80，該橋于2001年建成通車。由于橋位附近設有物流園及多家工廠，受重載運輸車輛影響[1]，橋梁病害發展迅速，橋梁運營存在安全隱患，2013年曾對拱片進行了粘貼鋼板加固，橋面鋪裝更換為鋼筋混凝土。

橋址現狀，根據甘肅省交通規劃勘察設計院股份有限公司《G22 青蘭高速K1855+210 壕柳五十五橋檢測報告》（BG-2020-QLJ-0916），巉柳五十五橋關鍵受力部位存在較多裂縫，最大裂縫寬度為1.28 cm。拱圈實測線形與設計線形最大偏差為7.7 cm。本橋理論計算第1 階自振頻率為4.49 Hz，實測第1 階自振頻率為4.22 Hz，剛度略有降低。根據檢測報告，巉柳五十五橋技術狀況評定為4 類，橋梁已經不能滿足設計荷載等級要求，建議拆除重建。

3 方案比選

新建橋梁方案考慮到跨越壕柳高速公路，為降低對橋下通行車輛的干擾，同時針對巉柳五十五橋交通量大，重型車輛多，擬采取3 種方案進行對比。

3.1 方案一

該方案采用簡支結構，橋面連續的構造，主梁梁高1.5 m，下部結構采用橋臺、鋼管拱混凝土橋墩，基礎采用鉆孔灌注樁。除拆除舊橋上部結構外，僅鑿除部分橋臺臺帽混凝土；由于一跨鋼梁僅66 t，可利用4 臺吊機同時起吊，施工便利；橋面采用現澆壓型鋼板組合橋面板，實現了無支架快速澆筑，施工工期較短。

3.2 方案二

該方案采用一跨簡支結構，主梁梁高2.5 m，下部結構采用凳式橋臺，基礎采用鉆孔灌注樁。除拆除舊橋上部結構外，還需鑿除原橋臺臺身側墻等部分，拆除工作量大；一跨波形腹板鋼梁，自重較大，吊機無法一次性安裝，需要搭設臨時支架進行拼裝，橋面采用現澆混凝土橋面板，該方案施工工藝較為復雜，工期較短。

3.3 方案三

該方案采用一跨簡支結構，主梁梁高2.3 m，橫向布置3 個小箱梁，下部結構采用凳式橋臺，基礎采用鉆孔灌注樁。除拆除舊橋上部結構外，還需鑿除原橋臺臺身側墻等部分，拆除工作量大；一孔小箱梁，自重較大，采用架橋機吊裝，租賃成本較大；采用吊機無法一次性安裝，需要搭設臨時支架作為支撐。小箱梁預制加工需要制梁場地，混凝土施工周期長，對周邊環境影響較大。3 個方案主要影響因素對比如表1所示。

表1 方案比較表

方案橋位處設有物流園及多家工廠，為縮短工期，盡快通車，同時考慮經濟性等因素，采用方案一工字鋼-鋼混組合梁。

4 主要材料及性能指標

4.1 主要材料

主要材料有：

1）鋼主梁頂、底板、腹板：Q420ME 鋼材；

2）鋼橫梁頂、底板、腹板：Q420ME 鋼材；

3）其他構造型鋼材：Q235C 鋼材；

4）混凝土橋面板：C40 微膨脹混凝土；

5）端橫梁填充混凝土：C40 微膨脹混凝土；

6）伸縮縫預留槽及橋面連續預留槽填充：超高性能接縫混凝土。

4.2 鋼材

鋼材的技術標準須符合GB/T 1591—2018《低合金高強度結構鋼》、GB/T 700—2006《碳素結構鋼》的規定，Z向性能鋼材，板厚方向斷面收縮率不小于按現行國家標準GB/T 5313—2010《厚度方向性能鋼板》規定的允許值。

選定鋼材時其規格、性能、品種等均應符合國家現行有關鋼材標準及設計文件的規定，常用鋼材產品標準按GB 50755—2012《鋼結構工程施工規范》執行。

鋼材訂貨合同應對材料牌號、規格尺寸、性能指標、檢驗要求、尺寸偏差等有明確的約定。定尺鋼材應留有復驗取樣的余量；鋼材的交貨狀態，應按照設計文件對鋼材的性能要求與供貨廠家商定[2]。

根據GB/T 709—2019《熱軋鋼板和鋼帶的尺寸、外形、重量及允許偏差》，鋼材采用B 類允許偏差。

5 總體要求

1）橋梁結構施工除按圖紙要求及本設計說明之外，其余均參照JTG/T F50—2011《公路橋涵施工技術規范》或相同水準的標準規定施工。

2）施工單位在開工前應做好施工組織設計，采用適宜的保通措施盡量減少施工對交通的影響。施工組織設計應經主管部門批準后按審批程序施工[3]。

3）施工前，承包商應仔細審查施工設計圖，現場交底核對。特別在基礎放樣時，須保證定位的準確性以及與上部結構的對應性。如發現問題應及時與設計代表溝通解決，整改方案必須由設計方確認后施工。

4）施工放樣以坐標控制、尺寸定位校核，確認無誤后方可進行樁基鉆孔施工。

5）施工時應注意護欄、伸縮裝置、縱向排水管固定件、支座等附屬設施預埋件的施工，并確保位置準確。除本設計給出的預留預埋外，其他部分的預留預埋參考有關設計文件。

6 施工流程

施工流程如下：

1）施工準備工作；

2）改移敷設于舊橋的相關管線；

3）拆除舊橋；

4）鑿除部分橋臺臺帽，樁基、支墩、鋼管柱施工，鋼管柱柱頂預埋段通過內接法蘭盤相連，通過圍焊成形，從墩底壓注混凝土成型；

5）鋼梁在制造、預拼檢驗合格后，從工廠整段運抵橋位或工地鋼梁存放場；

6）在橋位或工地現場組拼主梁、橫梁及方鋼等，形成整跨鋼梁框架；鋪設上部閉口型壓型鋼板；鋼梁兩側及下方設置防護網和帆布進行封閉防護；

7）設置聯端和墩頂永久支座，整跨鋼梁吊裝就位，吊裝時，每片主梁端部設置一個吊點，利用4 臺吊機同時起吊，單跨鋼梁吊裝質量為66 t；

8）綁扎橋面板鋼筋；

9）端橫梁內部澆筑細石子微膨脹混凝土，需加壓灌注以保證混凝土灌注密實；

10）端橫梁混凝土強度和彈性模量達到28 d 相應值的90%以上，橋面澆筑微膨脹混凝土；

11）橋面板混凝土強度和彈性模量達到28 d 相應值的70%以上時，安裝防撞護欄；

12）完成橋面鋪裝及其他附屬工程。

7 結語

本文結合G22 青蘭高速巉柳五十五橋應急搶修工程的實際案例，分別從方案比選、主要材料、鋼梁制作、施工步驟等方面詳細闡述了工字鋼-鋼混組合梁在危橋搶修中的應用。在道路交通運輸體系中具有重要的作用和地位。我國20世紀修建的部分橋梁正慢慢變成危橋，橋梁加固和搶修已成為土木工程領域一個重要的研究方向。