鋼混組合結構橋在危橋快速改造中的應用

李秀金，沈紅軍，荊偉偉，楊永平

（嘉善縣交通運輸局，浙江 嘉興 314100）

1 引言

橋梁是地區發展的紐帶，保障其正常運營是經濟發展的必要條件。我國大量早期建設的橋梁在長時間運營后因原設計標準低，重載交通、船舶撞擊、環境侵蝕等因素影響，出現裂縫、破損、露筋銹蝕等病害，導致橋梁承載力下降，成為危橋。為保障安全運營，必須有計劃地對這部分橋梁改造，延長其使用壽命，恢復其承載能力，滿足持續正常的交通運輸需求。對橋梁損傷情況進行科學評估，制定精細化的改造方案，不僅避免拆除重建耗費大量資金，也具有極大的社會和經濟效益。

本文以楊汾線蘆墟塘橋危橋改造為例，對改造方案比選過程加以分析，介紹其主要施工要點等，可為同類工程參考。

2 鋼混組合結構橋特點

鋼混組合結構用于橋梁上部，組成同一截面受力，使鋼材的抗拉性能和混凝土的抗壓性能均得到充分發揮。此外，鋼混組合結構與鋼筋混凝土結構相比，還具有結構自重輕、截面小、抗震性能好、施工方便、經濟耐用、養護簡單等優點，與單一鋼梁結構相比用鋼量少、造價低、穩定性好，因此在橋梁工程中得到廣泛應用。常用的鋼混組合結構形式有鋼板組合梁、鋼箱組合梁、鋼桁架組合梁、波紋鋼腹板組合梁、鋼桁腹桿組合梁等。其中鋼板組合梁橋和鋼桁架組合梁橋因結構簡單、加工方便在農村公路的中、小橋建設中逐漸應用推廣。

3 工程實例

3.1 橋梁概況

蘆墟塘橋位于嘉興市嘉善縣縣道楊汾線上，于1986年建成通車，跨徑3×27m，全長88.8 米寬9 米，跨蘆墟塘Ⅵ級航道。上部結構采用鋼筋混凝土鋼架拱橋（圖1），拱片間各設1 道微彎板，每道微彎板各設8道橫系梁。下部結構采用重力式橋臺、擴大基礎，橋墩為樁基礎接拱座。

3.2 橋梁受損情況

在此次船舶撞擊事故發生之前，由于建造時間較久，車流量逐年增加，且該橋下弦桿多次遭船只剮蹭，曾于2018年對局部構件采用包鋼法（Q235 鋼板）進行加固維修，并在橋上設置限高架、限寬墩，限載10t 使用。

2020年10月17日，該橋K2-3#拱片再次遭受船舶撞擊，導致小樁號側拱腿破損斷裂，根據檢測單位評定，該橋梁技術狀況等級為5 類，需進行改建。橋梁拱腿破損斷裂情況見圖4。

3.3 橋梁改造

3.3.1 現狀分析

（1）老橋施工資料保存完整，下部結構樁基直徑1.2m，C30 鋼筋混凝土，預估具有重復利用條件。

（2）老橋現狀通航孔凈空4.1m，航道提標要求現狀橋下凈空需提高0.5 米，上部結構改建需要壓縮橋梁建筑高度。

（3）橋梁現狀縱坡1.9%-4.5%，兩側距道路交叉口較近，按照安全要求需調整縱坡到3%限值以內，需要限制橋面標高。

（4）老橋禁行后，兩側居民出行需繞行至少3 公里，群眾呼吁加快改造。

3.3.2 方案比選

（1）老橋拆除后，根據對老橋樁基進行檢測評估，樁基表面雖有微生物滋生但未見病害，取芯顯示樁基完整性較好，經復核，強度滿足要求（圖4），因此決定上部結構拆除重建、下部結構加固利用。

（2）從受力角度分析，同等寬度下采用鋼混組合結構相對鋼筋混凝土結構自重輕，有利于減輕下部結構負載，降低下部結構加固難度和風險。

（3）從壓縮橋梁建筑高度的角度考慮，采用小箱梁或鋼混組合梁高度在1m-1.2m，不能滿足通航凈空要求，主跨選取鋼桁架結構，可有效降低梁高，從而達到橋下凈空和橋面標高要求。

（4）從施工角度看。邊跨由于周邊建筑物遮擋，且無通航需求，從吊裝方便，造價低的角度選擇鋼混組合梁橋。

（5）從運營使用角度考慮，鋼材的防腐技術日趨成熟，有效涂裝后可保證10-15年，期間發生病害容易觀察和處理，養護相對簡單。

3.3.3 處置措施

該橋選用鋼混組合結構，具體處置措施如下：

（1）下部結構鑿除U 形橋臺向下鑿除1.8m，設置長9.3m，寬1.55m 的臺帽，臺帽與老橋U 形橋臺采用植筋連接。

（2）切除墩身和部分拱座，新建L 型蓋梁，引橋側蓋梁高2.57m，寬0.85m，主橋側蓋梁高1.6m，寬0.95米。拱座下接3 根老橋樁基。

（3）主橋上部結構用鋼桁架形式，主桁架梁高控制在0.45 米。采用Q355C 鋼材，上下弦以及邊斜腹桿采用箱型截面，斜腹桿及上平聯風撐采用工字型截面，增強穩定性。同時為方便出行，橋面加寬至10.4 米。橋面板采用14mm 鋼材，同時布置縱橫加勁肋，橫向采用1.35m 標準蔣局布置橫梁與橋面板焊接成整體，加強橫向整體性。主橋標準橫斷面圖如圖5 所示：

（4）引橋上部結構采用鋼混組合梁，主梁間距2.4m，高度1.22m，組合梁總高1.5m，引橋橫斷面如圖6。橋面板與鋼主梁通過剪力釘連接，主梁之間采用橫梁加強橫向聯系，支點采用開孔大橫梁，跨內采用小橫梁，焊接連接。

（5）主橋橋面采用8cm 鋼纖維砼+4cm 瀝青鋪裝，鋼纖維砼鋪設鋼筋網片，增強抗剪能力。引橋橋面板采用C40 混凝土，進行橫向調坡。

4 施工要點

4.1 施工步驟

周密、合理地組織施工工序，可有效節省工期，具體的施工步驟如下：

（1）實施管線改遷，上部結構拆除，下部結構鑿除，老橋下部結構檢測驗算評估。

（2）下部結構重墩臺、蓋梁重建，鋼桁架鋼板梁同步工廠下料加工制作。

（3）鋼板梁構件運輸，現場拼接后吊裝，焊接橫梁，涂裝二次防腐。

（4）鋼桁架運輸，現場拼裝吊裝（圖7）。

（5）安裝混凝土橋面板模板，綁扎鋼筋，澆筑、養生。

（6）安裝附屬結構，鋪裝，成橋。

4.2 施工注意事項

（1）焊縫質量直接影響結構承載力和使用壽命，鋼結構焊縫施焊前應進行焊接工藝的評定，并按照規定進行焊縫檢測，達到焊縫的相應質量等級。

（2）鋼結構拼裝時要考慮自重和焊接收縮影響，確定橫向和豎向預拱度。

（3）該橋上部結構拆除和鋼梁吊裝屬于超一定規模危大工程，需要編制專項施工方案。

（4）考慮到該橋下部通航船只較多，為保護新建橋墩臺帽防止剮蹭破壞，增加鋼板護舷。

5 結束語

橋梁加固過程中保留和利用有價值的部分，避免拆除重建，可獲得較好的經濟和社會效益。蘆墟塘危橋改造工程于2021年5月份開始施工，9月份完工通車（圖8），工期僅四個月，改造速度快，獲得較好的社會反響和群眾贊譽。目前，橋梁的運營效果和使用狀況良好，證明達到了預期的改造效果。