小型老橋改造拓寬施工方法研究

閔津

（武漢橋建集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430063）

0 引言

隨著社會發(fā)展，原來的城市規(guī)劃在不斷完善，現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施（如橋梁等）已不滿足發(fā)展需求，需隨著社會的進(jìn)度而進(jìn)行改造升級。橋梁作為城市交通的主要工具，在交通中發(fā)揮著重要的作用，常因?yàn)槭褂霉δ艿淖兏M(jìn)行加寬升級。中大型加寬的方式主要分為以下3 種：①上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)均連接；②上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)均不連接；③上部結(jié)構(gòu)連接，下部結(jié)構(gòu)不連接[1]。而小型橋梁加寬的方式主要為原有下部結(jié)構(gòu)維持不變，對現(xiàn)有橋面進(jìn)行新建加寬。新建寬度一般為幾十厘米至1m，加寬寬度較小，措施費(fèi)用預(yù)算較小。針對此情況，需綜合考慮造價(jià)等因素，選擇合適的加寬方法[2]。

1 改造拓寬施工方法

小型改造橋梁加寬施工時(shí)，常因?yàn)樵靸r(jià)等問題，無法選擇掛籃、圍堰等造價(jià)高的方法。為保證措施費(fèi)用不超預(yù)算，同時(shí)滿足工期等條件，可選用支架等形式。即：橋面加寬時(shí)采用懸挑吊模支架作為支撐體系，支撐體系施工時(shí)，采用鋼管等搭設(shè)抱箍式腳手架。

武昌區(qū)某工程將原的鐵路橋改造成景觀橋，含鐵路橋共計(jì)三座，橋面拓寬寬度為0.6~0.9m，單側(cè)拓寬寬度為0.3~0.45m，橋梁主跨16.5~21.5m，原下部結(jié)構(gòu)為墩臺樁基礎(chǔ)，板面為雙T 梁組合式結(jié)構(gòu)。改造方式為拆除現(xiàn)狀橋面板面，現(xiàn)澆鋼筋混凝土加寬，橋梁現(xiàn)狀如圖1 所示。

1.1 懸挑吊模支架

其中青山港橋原橋橋面鑿除清理后，T 梁頂寬度3.7m，而新增橋面板寬度5m，超出T 梁頂兩側(cè)各0.65m，同時(shí)板頂懸挑部位兩側(cè)需安裝護(hù)欄。針對此種情況計(jì)劃采用吊模施工。

圖1 橋梁現(xiàn)狀

將橋面橫向按照寬度劃分為三個(gè)區(qū)，施工一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)，其中二區(qū)寬度為2m，一區(qū)、二區(qū)皆寬1.5m寬，如圖2 所示。

將二區(qū)先澆筑完成，再以二區(qū)完成面為作業(yè)面，搭設(shè)臨時(shí)懸挑架。懸挑架采用雙拼12.6 號工字鋼，工字鋼通過植筋的形式固定在二區(qū)澆筑區(qū)，工字鋼下方沿縱向鋪設(shè)兩條10cm×10cm 方木，如圖3 所示，模板采用橋梁專用2cm，模板底部同樣設(shè)置方木保證模板不變形，方木的尺寸選擇4cm×8cm。

參數(shù)選擇：工字鋼選擇12.6 號，12.6 號工字鋼截面抵抗矩Wx=77.5cm3，混凝土容重2500kg/m3，施工荷載取1.5kN/m2。

圖2 分區(qū)示意

圖3 模板安裝

一區(qū)澆筑混凝土荷載G1=混凝土自重G2+施工荷載G3。

為保證施工期間具有良好的施工工作面本次工字鋼的間距取1m，工字鋼承荷區(qū)域?yàn)楣ぷ咒摽v向1m 范圍寬度。

因此，G2=1.65m×1m×0.18m×2500kg/m3=742.5kg=7425N。

G3=1.65m×1m×1.5kN/m2=2475N。

G1=7425+2475=9900N。

根據(jù)懸挑部分的寬度選擇螺桿的布置間距為0.5m，布置如圖4 所示。

圖4 懸挑部分螺桿布置

因此，每個(gè)螺桿所受到的拉力F1=F2=F3=G1/3=3300N。

螺桿采用4.6 級普通螺栓，抗拉值為170N/mm2，因此受力截面A≥3300N/170N/mm2=19mm2，本次選擇螺桿直徑為12mm，截面積為113.04mm2≥19mm2，滿足受拉需求。計(jì)算方式如圖5 所示。

圖5 計(jì)算示意

左側(cè)導(dǎo)桿在支座1 處的彎矩：M1=3300N×1.25m+3300N×1.75m+3300N×2.25m=17325N·m。

由于本次采用的是雙拼工字鋼，如圖6 所示。

圖6 雙拼工字鋼安裝

因此單個(gè)工字鋼截面承載力核算時(shí)單個(gè)工字鋼截面彎矩M 為17325N·m/2=8662.5N·m，截面受拉應(yīng)力σ=M/W=8662.5N·m/77.5cm3=111.78MPa≤[σ]=215MPa，滿足受拉荷載。

在施工過程中時(shí)必然先澆筑一側(cè)混凝土再澆筑另一側(cè)（先澆筑一區(qū)再澆筑二區(qū)，或者相反），由此支座處需要進(jìn)行拉拔承載力計(jì)算。

為保證安全，做好最大的安全富余，假定支座為鉸接不傳遞彎矩，由此∑M支座1=0。

因此支座2 的拉拔力F拉拔力2=17325N·m/2m=8662.5N。

植筋螺桿選擇φ16 則截面積為200.96mm2。

則植筋鋼筋軸向受拉承載力N=300N/mm2×200.96mm2=60288N＞F拉拔力2，滿足受力需求。

鋼筋植筋深度L=ψNψaels，其中參數(shù)選擇參考《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50367—2013）。

L=（1.5×1.1×1）×1×0.2×1×16mm×300N/mm2/4.5N/mm2=352mm。

因此植筋深度為352mm，為保證安全在兩個(gè)支座中間再多埋設(shè)一個(gè)植筋鋼筋。

1.2 腳手架工程

為便于支撐架體的施工，需在橋下設(shè)置腳手架。腳手架采用鋼管搭設(shè)。因青山港橋有鋼橫梁，將鋼管固定在改造橋原有鋼橫梁上，橋梁現(xiàn)狀如圖7 所示。

鋼橫梁為通長布置，截面尺寸為寬50cm，高55cm，其兩端固定在橋墩操作平臺上，主跨長度為16.5m。腳手架布置如圖8 所示。

圖7 橋梁現(xiàn)狀

橫向布置通長鋼管，鋼管壁厚不少于3.0cm，直徑48cm，間距120cm，均勻布置。下段通過短橫桿相連，連接固定。兩側(cè)設(shè)置攔腰桿及安全網(wǎng)，高度不小于1.2m，為便于施工，上面滿鋪腳手板。

腳手架抗彎計(jì)算如下。

腳手架布置尺寸如圖9 所示。

圖9 腳手架布置尺寸

連接桿件為鋼管，選用型號為φ48×3。

懸臂梁的受力計(jì)算主要是計(jì)算其彎矩的大小，其中懸臂梁受集中載荷的計(jì)算公式為M＝F×L。

荷載作用點(diǎn)懸臂端長度為L=0.85m。

注：鋼管總長6m，T 形梁寬度3.9m，攔腰桿以外懸挑長度0.2m，荷載作用長度，兩端懸挑長度（6m-3.9m-0.2m×2）/2=0.85m。

F=135kg×9.8=1.323kN。

注：腳手架荷載主要為人工自重，考慮極限荷載為兩個(gè)人自重，單人自重67.5kg，總荷載為135kg（參考電梯內(nèi)人員自重荷載）。

腳手架模型計(jì)算如圖10 所示。

圖10 腳手架模型計(jì)算

最大彎矩：M＝F×L=1.323kN×0.85m=1.1378kN·m。結(jié)論：懸臂端最大彎矩小于材料最大允許值，滿足要求。

2 結(jié)語

本文從小型橋梁的特點(diǎn)出發(fā)，在充分分析橋梁的受力情況與交通情況的基礎(chǔ)上選擇合適的拼寬加固方式，此外還充分考慮拼寬加固施工的經(jīng)濟(jì)效益，介紹了一種懸挑吊模與腳手架匹配的加寬方式，即：利用吊模加寬橋面，同時(shí)，很好的結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際條件，利用現(xiàn)有鋼橫梁，搭設(shè)腳手架設(shè)置支撐模板。該方法的運(yùn)用充分確保工程施工的經(jīng)濟(jì)性最大程度上確保橋梁道路交通綜合施工的質(zhì)量[3]。