橋梁預制安裝施工技術及Ｔ梁橋的加固措施

李　昀

摘要:橋梁建成交付使用后,隨著使用年限的增加橋面與橋體就會不可避免的出現(xiàn)一些質量問題。因此,橋梁施工方法的選擇與加固措施一直都是路橋施工企業(yè)最關注的問題,本文僅對橋梁施工中的幾種預制安裝施工法及T梁橋的加固措施進行了相關介紹。

關鍵詞:橋梁;施工方法;T梁;加固措施

1 幾種預制安裝施工法

1.1 預制安裝施工法的主要特點是:由于是工場生產(chǎn)制作,構件質量好,有利于確保構件的質量和尺寸精度,并盡可能多的采用機械化施工;上下部結構可以平行作業(yè),因而可縮短現(xiàn)場工期;能有效的利用勞動力,并由此而降低了工程造價;由于施工速度快,可適用于緊急施工工程;將構件預制后由于要存放一段時間,因此在安裝時已有一定齡期,可減少混凝土收縮、徐變引起的變形。

1.2 預制安裝施工法的類別

1.2.1 固定支架就地澆筑法

就地澆筑法是在橋位處搭設支架,在支架上澆筑橋體混凝土,達到強度后拆除模板、支架。

就地澆筑法施工無需預制場地,而且不需要大型起吊、運輸設備,梁體的主筋可不中斷,橋梁的整體性好。它的缺點主要是工期長,施工質量不容易控制;對預應力混凝土梁由于混凝土的收縮、徐變引起的應力損失比較大;施工中的支架模板耗用量大,施工費用高;搭設支架影響排洪、通航,施工期間可能受到洪水和漂流物的威脅。

1.2.2 懸臂施工法

懸臂施工法是從橋墩開始,兩側對稱進行現(xiàn)澆梁段或將預制節(jié)段對稱進行拼裝。前者稱懸臂澆筑施工,后者稱懸臂拼裝施工,有時也將兩種方法結合使用。

懸臂施工的主要特點是:橋梁在施工過程中產(chǎn)生負彎矩,橋墩也要求承受由施工產(chǎn)生的彎矩,因此懸臂施工宜在營運狀態(tài)的結構受力與施工狀態(tài)的受力狀態(tài)比較接近的橋梁中選用,如預應力混凝土T型剛構橋、變截面連續(xù)梁橋和斜拉橋等;非墩橋固接的預應力混凝土梁橋,采用懸臂施工時應采取措施,使墩、梁臨時固結,因而在施工過程中有結構體系的轉換存在;采用懸臂施工的機具設備種類很多,就掛籃而言,也有桁架式、斜拉式等多種類型,可根據(jù)實際情況選用;懸臂澆筑施工簡便,結構整體性好,施工中可不斷調整位置,常在跨徑大于100的橋梁上選用;懸臂拼裝法施工速度快,橋梁上、下部結構可平行作業(yè),但施工精度要求比較高,可在跨徑100m以下的大橋中選用;懸臂施工法可不用或少用支架,施工不影響通航或橋下交通。

1.2.3 轉體施工法轉體施工是將橋梁構件先在橋位處岸邊(或路邊及適當位置)進行預制,待混凝土達到設計強度后旋轉構件就位的施工方法。轉體施工其靜力組合不變,它的支座位置就是施工時的旋轉支承和旋轉軸,橋梁完工后,按設計要求改變支撐情況。轉體施工可分為平轉、豎轉和平豎幾何的結合的轉體施工。

轉體施工的主要特點是:可以利用地形,方便預制構件;施工期間不斷航,不影響橋下交通,并可在跨越通車線路上進行橋梁施工;施工設備少,裝置簡單,容易制作并便于掌握;節(jié)省木材,節(jié)省施工用料。采用轉體施工與纜索無支架施工比較,可節(jié)省木材80%,節(jié)省施工用鋼60%;減少高空作業(yè),施工工序簡單,施工迅速;當主要構件先期合攏后,給以后施工帶來方便;轉體施工適合于單跨和三跨橋梁,可在深水、峽谷中建橋采用,同時也適應在平原區(qū)以及用于城市跨線橋;大跨徑橋梁采用轉體施工將會取得較好的技術經(jīng)濟效益,轉體重量輕型化、多種工藝綜合利用,是大跨徑及特大跨徑橋梁施工有利的競爭方案。

1.2.4 頂推施工法頂推施工是在沿橋縱軸方向的臺后設置預制場地,分節(jié)段預制,并用縱向預應力筋將預制節(jié)段與施工完成的梁體連成整體,然后通過水平千斤頂施力,將梁體向前頂推出預制場地。之后繼續(xù)在預制場地進行下一節(jié)段梁的預制,循環(huán)操作直至施工完成。

頂推施工法的特點:頂推法可以使用簡單的設備建造長大橋梁,施工費用低,施工平穩(wěn)無噪聲,可在水深、山谷和高橋墩上采用,也可在曲率相同的彎橋和坡橋上采用;主梁分段預制,連續(xù)作業(yè),結構整體性好;由于不需要大型起重設備,所以施工節(jié)段的長度一般可取用10m-20m;橋梁節(jié)段固定在一個場地預制,便于施工管理改善施工條件,避免高空作業(yè)。同時,模板、設備可多次周轉使用,在正常情況下,節(jié)段的預制周期7d-10d;頂推施工時,梁的受力狀態(tài)變化很大,施工階段的梁的受力狀態(tài)與運營時期的受力狀態(tài)差別較大,因此在梁截面設計和布索時要同時滿足施工與運營的要求,由此而造成的用鋼量較高;在施工時也可采取加設臨時墩,設置前導梁和其他措施,用以減少施工內力;頂推法宜在等截面梁上使用,當橋梁跨徑較大時,選用等截面梁會造成材料用量的不經(jīng)濟,也增加施工難度,因此以中等跨徑的橋梁為宜,橋梁的總長也以500m-600m為宜。

1.2.5 逐孔施工法

逐孔施工是中等跨徑預應力混凝土連續(xù)梁中的一種施工方法,它使用一套設備從橋梁的一端逐孔施工,直到對岸。有用臨時支承組拼預制節(jié)段的逐孔施工法、移動支架逐孔現(xiàn)澆施工法、以及整孔吊裝或分段節(jié)段施工法等。

2 預應力混凝土T梁橋維修加固

由于橋的交通流量較大,易造成橋面破損嚴重,伸縮縫開焊,嚴重影響行車安全,必須進行維修加固。本文僅以結構形式為45×15m預應力混凝土簡支T梁,荷載標準為汽-20、掛-100的預應力T梁橋的維修加固措施為例進行介紹。

2.1 預應力混凝土T梁橋維修加固方案

對于T梁橋面僅出現(xiàn)的橋面混凝土磨耗問題可采取加強橋面輔裝來進行維修。即:將原橋面混凝土磨耗層及瀝青面層清除、鑿毛,然后做雙層10×10cm的Φ6、Φ8鋼筋網(wǎng),每5孔一聯(lián),重新焊接制作每聯(lián)之間的伸縮縫,其余每孔間的橋墩縫處墊橡膠墊即可。但是僅靠加強橋面輔裝,并不能徹底解決橋梁橫向整體性問題,在活載作用下,其橋面梁間就會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象,久而久之造成橋梁上部單片梁受力,不能共同承受荷載,使單片橋梁體跨中撓度加大,嚴重影響了橋梁的使用性能,致使梁體出現(xiàn)裂縫,而隨跨中撓度的加大,造成橋梁穩(wěn)定性較差,出現(xiàn)抖動、行車不穩(wěn)等現(xiàn)象,因此有必要加強橋梁的整體性。要想徹底解決T梁橋橫向聯(lián)系較弱的問題,預防單片主梁受力,增強其整體穩(wěn)定性,就必須加強各片主梁之間的橫向聯(lián)系。

2.2 解決T梁橋的維修加固問題采取的主要措施

一是增設橫梁,二是更新橋面鋪裝,三是更換伸縮縫。關于增設橫梁,可采用混凝土橫梁與槽鋼橫梁相結合的形式。槽鋼橫梁形式結構新穎、輕便、施工方便,每孔可設多道,更能增加橋面的整體剛度和穩(wěn)定性。

橋面鋪裝設計采用一次性重新鋪設,并加防水層。由于該路重交通占很大比例,所以鋪裝設計采用雙層鋼筋網(wǎng),并增大鋼筋用量,鋼筋間距10×10cm,并采用Φ10鋼筋以增大鋪裝整體強度。為延長使用壽命和增加耐磨性,全橋范圍可加鋪4cm厚SMA-16改性瀝青混凝土。

伸縮縫兩端用鋼纖維混凝土連接手段,以增加混凝土強度和耐久性,并延長伸縮縫壽命。5孔一聯(lián),確保橋梁的整體性和行車舒適性,并適應溫度變化條件下橋梁的變形需要。

橫梁的施工工藝:第一跨采用鋼筋混凝土橫梁,第二至橋結尾跨采用槽鋼橫梁加固技術。橋每跨有五片T梁,使用專用設備在T梁兩側翼板上各鉆一孔,直徑為38mm,將工字形加固鋼梁架設于T梁底部,用10根高強螺栓將其固定。

然后在鉆孔中,T梁底部灌注微膨脹混凝土,將高強螺栓下部工字鋼梁下的外露部分用電焊劃去螺絲扣后彎曲,以防止工字鋼梁丟失、損壞或工字鋼梁滑動,以避免影響工字鋼梁的傳力作用。

每跨架設五根鋼梁,從而將每跨五片T梁連成一體,當橋梁受載時,五片T梁能共同受力,從而減少了單片T梁受力的大小,加強了單片T梁的承受能力,保護了T梁。

當鋼梁架設完成后,橋梁受力可明顯改善,當重車上橋時,T梁變形減小,不會出現(xiàn)單片或少量T梁單獨變形情況,從而保護了橋面輔裝混凝土,瀝青混凝土路面無大損害,使橋面整體性得到了很大改善,較重的車輛通行時振幅明顯減小,加固效果良好。