公路桥梁加宽加固设计及施工工艺分析_姜洋.pdf

运输经理世界隧道与桥梁工程0引言我国桥梁早期建设工艺的应用中，由于项目方对铺装功能与病害的认知程度有限，普遍存在配筋率低、桥面窄、铺装面与承载构件连接不稳定等问题。现阶段，我国公路桥梁施工技术越来越先进，采用最新技术手段对桥梁进行加宽、加固成为可能，鉴于此，有必要对旧桥梁进行加宽、加固，做好改造施工。从经济角度分析，对加宽、加固技术加以应用，能够节省桥梁新建投资，并且获得良好的效益。此外，将相关工艺应用在我国公路桥梁中，也能够提高路桥自身的承载能力与通行能力，确保其满足现代化运输要求。1研究背景研究发现，路桥性能与使用年限之间存在紧密联系，要想使路桥发挥出应有功能，关键是要根据车辆行驶要求、路桥损坏情况，对其进行加宽加固改造，只有这样才能确保其所具有的作用得到充分发挥，在减轻运输压力的同时，为人们的出行提供便利。本文便以此为背景，围绕路桥加宽加固项目展开讨论，希望能够给人以启发，为日后该类项目的高效开展提供理论依据。2路桥加宽加固设计说明2.1 设计原则2.1.1准确掌握路桥情况实践经验表明，要想使新旧路桥得到顺利连接，关键是要分析路桥受力结构，根据实际情况选择施工技术，确保二者性能及尺寸完全相同，使加宽区域能够与既有路桥直接相连。2.1.2科学利用既有结构前期准备阶段，先要调查既有路桥结构，了解现存不足。制定设计方案期间，应从控制项目所投入物力、人力成本的角度出发，对既有结构加以利用，在既有结构的基础上，有序开展加宽、加固路桥的工作，确保加固成本不超过项目总成本的 60%。事实证明，这样做既能够保证施工效果并缩短工期，又可以降低项目方所投入成本，使项目更具有经济性。2.1.3重点加固受力结构由于路桥下部结构所承受作用力将随着路桥表面的加宽而增大，设计方应对受力结构引起重视，采取恰当措施调整并加固受力结构，确保其能够发挥出应有作用。对于地基、路桥基础施工，设计方应以自身所掌握资料为依据，灵活组合桩处理或其他处理工艺，达到加固受力结构的目的。2.1.4做到实用与美观并行制定设计方案时，设计方应综合考虑实用性、美观性和坚固性等要素，确保按照方案所建设路桥兼具良好的实用性与美观性。另外，还要明确一点，在拼接路桥时，除特殊情况外，均不应采用横向拼接法，而是应当通过分离建桥的方式进行施工。2.2 设计要点正式制定设计方案前，设计方应当委派专业人员前往现场，全面了解现场情况，先对施工区域水文及土壤状况进行细致且深入的调查，从而掌握外界因素可能给项目施工带来的影响。再结合项目方提出的设计、运行需求，测量各项数据。例如，桥段边缘高度公路桥梁加宽加固设计及施工工艺分析姜洋（抚州赣东公路设计院有限公司，江西 抚州 344100）摘 要：为提高公路桥梁加宽、加固的施工技术水平，节省新建投资，以路桥加宽加固工程为研究对象，首先介绍该类项目需要遵循的原则，包括准确掌握路桥情况、做到实用与美观并行等；其次说明该类项目的设计要点；最后围绕设计和施工技术展开系统讨论，主要涉及桥面铺装、盖梁优化、空心板施工等方面。此外，还总结了相关注意事项，通过控制路面沉降、有效分析收缩应力、明确荷载传递规律等技术手段，使各项工艺应用效果良好，由此为我国公路桥梁事业的稳定、健康发展提供有力支持。关键词：公路桥梁；设计原则；加宽加固；施工技术中图分类号：U445文献标识码：A83运输经理世界隧道与桥梁工程和坐标、桥梁结构尺寸等，并将测量所得到的数据标注在图纸上。待上述工作告一段落，便可以结合项目原方案、施工记录，了解其配筋模式和设计标准，在此基础上，确定加宽区域需要具备的荷载能力。如果项目方要求将原有桥梁并入新桥梁，则要以原有桥梁为基础，在相邻位置增设新桥梁，根据原有桥梁跨径确定新桥梁跨径，使新旧桥梁成为一个整体。若需要加宽桥梁两侧，则应当结合现场情况，分别加宽或加长桥梁上下两部分结构，确保桥梁质量及性能符合要求；若原有桥梁投入使用的年限较长，上部结构破损严重，则要先拆掉既有混凝土板再安装新板。裂缝宽度超过 0.15mm 时，应通过压浆法修补裂缝；裂缝宽度未超过 0.15mm 时，可通过封闭法修补裂缝。2.3 注意事项2.3.1分析收缩应力研究发现，桥梁收缩徐变极易受到使用年限的影响，在不考虑收缩徐变的前提下加宽桥梁，将造成新旧桥梁内力分配不均的问题，影响施工效果。由此可见，路桥加宽加固期间，设计方应以现场情况为依据，对连接时机加以确定，将收缩徐变给施工效果所产生的不利影响降至最低1。2.3.2灵活应用现有材料现阶段，路桥加宽加固所使用的材料多为碳纤维片，该材料具有以下优点：第一，强度高，抗压、抗弯及抗剪性良好，抗压强度往往能够达到钢材的 10 倍左右，可最大程度地满足路桥施工要求，其抗弯承载力见图 1、图 2。第二，粘贴简单，受外界因素影响较小，通常不会出现锈蚀或类似问题。第三，该材料既能够被用来对混凝土墩柱进行补强，同时还具有修复功能，可直接用于破损桥面的修复。设计方应将该材料的用法写入设计方案，即在使用该材料前，先要用砂纸反复打磨混凝土表面，再用清水冲刷打磨区域，随后在该材料表面涂抹粘贴剂，并将其粘贴在对应位置，从而获得更加完整的路桥结构。图 1 碳纤维片材抗弯承载力（最小）图 1-图 2 中，Mn 代表弯矩承载力的容许值；rMu代表弯矩承载力的预设值。2.3.3科学选择施工方法（1）加宽路桥加宽所适用的连接方法主要有两种，分别是上部连接以及上部+下部连接。两种方法均具有明显的优势与不足，需要设计方以项目需求、现场情况为依据加以选择。若原有桥梁下部结构保存完好、支撑力能够达到要求，则应当对其进行上部连接，这样做既能够保证施工效果，同时又可以缩短工期，使既有结构得到最大程度的利用；如果下部结构受损严重、支撑力难以满足要求，则需要采取上部+下部连接的做法，其优势在于能够使新旧桥梁得到充分结合，从而解决结构受力不均的问题，但该方法的工期相对较长，并且成本明显高于上部连接法。图 2 碳纤维片材抗弯承载力（最大）（2）加固制定设计方案时，设计方应根据加固位置及实际情况，对加固工艺做出科学选择。如果路桥表面所遭受病害程度较轻，可以通过修补表层或浇筑混凝土的方式，达到加固的目的，确保经过加固的路桥，其性能和质量均可以满足项目方要求。例如，由专业人员借助喷射设备，将混凝土均匀喷射在钢筋网表面，待混凝土冷却便可以获得加固所需的钢筋混凝土，在优化路桥受力面性能的同时，使结构承载力得到强化。再如，通过调整桥梁截面尺寸、增设钢筋等方式，使路桥底面积达到行业最新标准，在增强结构刚度与稳定性的前提下，使负载分布更加均匀。若路桥投入使用的时间较长，其表面已出现大量裂缝或破损、剥离的问题，此时重浇混凝土、局部修补等手段所能取得的效果十分有限，则应当改用补强层加固的方法。简单来说，就是以既有基础为载体，在其上方增设一层钢板作为路桥的补强层。事实证明，增设补强层一方面能够起到修补、预防病害的作用，另一方面可使桥面所具 承 载 力 获 得 较 大 幅 度 的 提 升，其 现 实 意 义 有 目共睹。下部结构常用加固措施如下：首先，若既有基础所具承载能力不理想，则应采取恰当措施扩大基础，由此为加固效果提供保障2。其次，若下部结构受外界作用力影响较大，既有基础已出现倾斜、变形的情况，则应将工作重心放在补充加固上。最后，若墩台损害严重，则应先在墩台表面增设护套，避免墩台结构持续下降，造成不必要的问题。2.3.4掌握荷载传递规律新旧桥梁刚度、截面大小均有所不同，荷载在不同桥梁中的分布规律自然不同，只有准确掌握荷载传递规律，才能了解桥梁力学特点以及运行期间需要承84运输经理世界隧道与桥梁工程受的荷载。设计方可以结合不同连接方式对应影响线，确定横向分布具体系数，在此基础上对既有设计方案做出相应的调整，确保项目竣工后，原有桥梁所承担荷载较加宽前有所减小，在保证桥梁性能的前提下最大程度地延长使用寿命。3路桥加宽加固施工策略3.1 桥面铺装加 宽 施 工 期 间，施 工 方 应 重 点 关 注 基 础 沉 降 情况，以免由于沉降不均，致使桥梁无法正常投入使用。实践经验表明，对加宽基础的沉降程度加以控制，可有效解决沉降不均的问题，确保连接处所承受作用力大小始终处于可控范围。要想使空心板连接强度达到行业标准，关键要增加该区域铺装层强度。施工方可以通过以下工艺实现这一目标：一是将连接处与水泥混凝土铺装层之间的距离控制在 0.8m 以内，保证铺装层厚度不小于 10cm；铺装层内部设置两层钢筋网，由此达到增加其强度的目的。二是使用弹性混凝土铺装桥面（其性能见表 1）。正式施工前，先要彻底铣刨原有基础再铺设新桥面，以免施工区域受原有基础影响，进而出现面层破裂或脱空的问题，影响施工效果。表 1 弹性混凝土性能弹性模量/MPa19.520.421.03MPa压力下变形值/mm0.120.140.156MPa压力下变形值/mm15.816.116.23.2 盖梁优化研究发现，只有保证桥梁加宽区域盖梁高度与原有盖梁持平，才能避免连接部位开裂。实际施工中，有关人员可通过预压施工、后浇带施工等工艺，最大程度缩小新旧盖梁之间存在的高度差，保证施工效果达到预期。在此过程中，应对以下几项工作引起重视：首先，仔细清理旧盖梁表面混凝土，直至露出垫石，确保上部钢筋与下弯充分接触。若下弯既有保护层厚度未达到 1cm，则要先在盖梁上方开槽，再完成后续的下弯施工，与此同时将上弯调直。其次，浇筑混凝土时，应在旧盖板支座垫石与相邻支座之间增设后浇带，以免加宽部分桥墩沉降，使新旧盖板所承受作用力超出预期。最后，待安装空心板、铺设桥面等工序告一段落，尽快使用自密实混凝土进行加固，保证施工效果3。3.3 空心板施工（1）连接施工方可以通过增设植筋、使用弹性混凝土填充铰缝等方式，对新旧空心板进行连接，确保连接质量符合项目预期。具体做法如下：若顶面既有插筋完好，可直接将其与新钢筋相连，并通过焊接加固；若顶面既有插筋破损严重，则应根据现场情况植入新钢筋，再完成后续施工。施工方应确保钢筋直达板底结构，以免影响加固效果。待上述工序告一段落后，尽快处理连接处所形成铰缝，通过填充弹性混凝土的方式，加固桥梁结构。该环节应重点关注混凝土振捣情况，确保其密实度符合要求。（2）预压新旧桥梁极易受到荷载影响而出现应力不均的情况，进而影响施工效果，向桥面施加一定预应力，则可以有效解决该问题，保证连接处质量达标。鉴于此，设计方提出以下方案：其一，在后浇带施工前，先要在空心板两侧预留宽约 40cm 的空间，再增设后浇带。其二，加宽结构施工结束后，先铺装再检查强度，保证加宽结构质量合格，桥墩两侧 1.5m 以内均应设置一定重量的沙袋，由此达到施加预应力的目的。其三，除极特殊情况外，均不得中断堆载施工，以免空心板、盖梁施工效果受到影响。其四，连接处顺利通过强 度 检 测 后，尽 快 撤 出 沙 袋。至 此，加 固 施 工 告 一段落。4结语通过上文的分析不难看出，加宽加固设计与施工技术在公路桥梁中的应用价值较高，在对相关工艺进行应用时，要求有关人员准确掌握路桥情况，科学利用既有结构体系，在坚持实用性与美观性并行的前提条件下，完成桥梁的加固设计与施工。具体施工环节，需要重点关注铺装、盖梁与空心板的施工技术应用效果，做好质量控制。在此基础上，通过对收缩应力的科学分析、有效控制沉降、把握荷载传递规律，使公路桥梁加固设计与施工达到标准。研究可应用在路 桥 加 宽、加 固 项 目 中，为 从 业 人 员 提 供 有 价 值 的参考。参考文献：1郭华红.公路桥梁加宽加固设计及施工分析J.中华建设，2021（6）：108-109.2祁信丽.公路桥梁病害及加固设计技术J.河南建材，2019（3）：226-228.3作者不详.我国首次发布公路桥梁加固设计和施工技术规范J.施工技术，2008（10）：58.作者简介：姜洋（1988-），男，汉族，江西抚州人，武汉理工大学全日制硕士研究生，工程师，从事公路与桥梁工程工作85