大跨度新舊混凝土疊合梁在舊橋改建中的應用研究

許紅葉

（湖南高速鐵路職業技術學院，湖南衡陽421002）

大跨度新舊混凝土疊合梁在舊橋改建中的應用研究

許紅葉

（湖南高速鐵路職業技術學院，湖南衡陽421002）

隨著國民經濟的快速發展，鐵路和公路運載能力越來越強、航運船只噸位越來越大。以往很多修建的橋梁由于橋下凈空與通航船只高度不匹配，導致河流的航運能力受到限制，比如蘭州黃河鐵橋和武漢長江大橋，建橋之初是跨越黃河和長江的通途（天塹變通途），目前成為了腰斬黃河和長江的“巨龍”。以上海市滬杭高速某舊橋改建為例，研究了大跨度疊合梁的設計、施工核心技術，從方案比選到施工方案設計，貫穿了工藝的全過程，以期為土建工程技術人員在舊橋改建時提供借鑒和參考。

新舊混凝土；疊合梁；舊橋改建；土建工程

以往改建橋梁的基本原則是盡可能利用舊橋結構，但目前遇到了挑戰，很多舊橋原有的跨度和凈空高度不滿足通行能力快速增長的需求，因此，很多舊橋維修、加固和改建時都要新建數量不等的橋墩，上部結構也隨之改變。大跨度新舊混凝土疊合梁是一種非常好的結構，可以降低施工難度，提高施工效率。

1 舊橋導入

我們考慮的是上海市滬杭高速大蒸港段主跨2×40 m，邊跨2×35 m，共計150 m。本橋是雙向6車道，一級公路、雙幅橋面設計（2×22.25 m），引橋在此處不考慮，由于設計要求將16.5 m擴展到22.25 m，增長5.75 m。因此，原有全部或部分橋墩需要重建。需要考慮通航的橋墩如圖1所示。

圖1 需要考慮通航的橋墩

2 方案比選

原有舊橋的引橋由于在岸上，對通航沒有影響，因此，在改建時予以保留，我們只需要針對主橋進行考慮。

2.1 剛架橋方案

由于主橋跨度為150 m，在剛架橋的合理跨徑范圍內，國內比較典型的同跨度橋梁有陜西省安康市擁有的漢江斜腿剛架橋，主跨有175 m，世界第一。

由于主跨150 m以上的剛架橋屬于特大跨度，造價較高，但上海市是中國經濟強市，資金充裕，所以，從經濟性來看，投資不存在問題。從技術上看，由于國內已有175 m剛架橋的先例，150 m的橋梁難度不是很大，但基礎造價會比較高，主要是因為上海是軟土地質，承載力不足，橋梁的基礎必須建在基巖上。

2.2 連續梁橋方案

連續梁橋方案可以有2種思路：①主跨150 m，一旦建成，將是國內最大跨度之一；②2×75 m兩跨連續梁。

從技術角度看，75 m單跨的連續梁施工難度比較低，國內100 m以上的有很多。可以采用懸臂現澆或懸臂拼裝施工，也可以采用頂推施工。

經過仔細分析可以發現，有兩種方案可選，即新舊混凝土疊合梁、鋼-混組合梁。

對于新舊混凝土疊合梁，我們可以在橋位附近澆筑梁，達到設計齡期和強度后，通過頂推法來實現架梁，然后以舊梁為支撐，澆筑新梁，新舊梁通過植筋方式來形成整體。對于疊合梁可以利用部分舊橋橋墩，但是中跨60號、61號和62號橋墩需要考慮拆除，還需要新建兩三個橋墩，下部工程梁稍大。由于剛架橋墩梁固結，需考慮橋墩的彎曲效應，這對舊橋利用率不高，因此，綜合考慮改建各個因素，我們選擇連續梁橋方案作為推薦方案。

3 結構設計

3.1 主梁橫斷面

批準文件要求橋面寬度為22.25 m，單箱雙室截面是適宜的選擇。人行道可以用加設斜撐來實現。按照模數和計算比例，梁高應在1/16～1/11的范圍之內，選擇范圍是4.6～6.8 m，因此，梁高可選5 m和6 m，其中，混凝土橋面板0.3～0.4 m厚。

3.2 混凝土

主梁混凝土強度等級采用C50高強度混凝土，橋面板采用0.3 m等厚復合纖維混凝土。為了增強橋面板的橫向剛度，可以設置3@450的直徑為15.2 mm的預應力鋼絞線。由于新梁跨度較大，建議設置豎向預應力，形成三向預應力體系，增強全橋的承載力。

3.3 剪力鍵

無論是疊合梁，還是組合梁，承載能力的發揮依賴剪力鍵的強弱和有無滑移、滑移的大小。對于疊合梁建議采用鋼筋植筋的方式；對于組合梁建議采用圓柱頭焊釘，焊釘布置在箱梁頂板，也可采用在混凝土內預埋螺栓，通過螺栓實現二者的連接。

3.4 基礎工程

對于150 m主跨，原有基礎偏小，需采用大基礎。建議拆除原有60號、61號和62號橋墩及其基礎，加固擴大59和63號橋墩及基礎。本方案由于利用舊橋橋墩，因此工程造價較省，且與S32高速公路完全順接，線路平順性較好，對通航影響較小，工期較短。

4 施工方案

4.1 橋墩

拆除60號、61號和62號橋墩。59號和63號橋墩采用的是45×45鋼筋混凝土預制方樁，由于橋跨擴大了1倍，因此，原有橋墩的承載力不足，需增設鋼筋混凝土預制方樁，或增加原有方樁的長度，本橋屬于舊橋改建工程，增加原有方樁長度不現實，因此，先在橋墩外側設置圍堰進行排水，原橋上部橋面寬度14.75 m，人行道2×0.5 m，共計15.75 m。因此，圍堰直徑在16 m以上，具體寬度需考慮上部結構荷載變化情況，重新設定。

4.2 橋跨結構

橋跨結構由于采用的是單箱雙室截面，可以采用懸臂現澆或懸臂拼裝施工，對橋下通航干擾小。可以利用舊橋原來的橋跨結構作為支撐，原主橋兩側有2×22 m空心板梁，中間施工完成后再拆除空心板梁。橋面板，即橋面超低高度梁，與箱形截面主梁的連接采用剪力鍵實現。

4.3 體系轉換

原有結構屬于簡支T梁，新結構屬于連續梁橋，這就帶來了結構體系轉換的問題，可以分段施工，最后采用預應力將其連接在一起；或采用懸臂施工法，從0#塊開始采用掛籃或懸拼吊機，最后在跨中合攏，不建議采用頂推施工，然后再體系轉換。由于主跨達到了150 m，連續梁截面需采用變截面形式，變截面梁采用頂推施工將極大地增加施工難度和工程造價，不建議使用。

5 結束語

疊合結構（組合結構）橋梁作為公路及鐵路橋梁五大主型橋梁之一，具有廣闊的發展前景，從方案構思到設計施工，每個環節都很重要，直接影響線路運營后的實際效果。大跨度疊合新舊混凝土梁由于可以利用已完工或原有的舊梁，在橋梁工程中具有特殊的地位，在進行橋梁方案比選時，需要將其考慮進來，這樣才是比較全面的橋梁規劃。

［1］許紅葉，楊維國.考慮收縮徐變影響的新舊混凝土疊合梁單元剛度矩陣改進［J］.力學與實踐，2016（06）.

［2］鄧青兒，于洋，湯岳飛.大跨徑鋼-混凝土組合梁在老橋改建中的應用［J］.橋梁建設，2016（01）.

［3］姜宇，丁圣果.疊合梁的疊合面及斜截面抗剪效應特征分析［J］.山西建筑，2017（08）.

〔編輯：張思楠〕

U44

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.16.143

2095－6835（2017）16－0143－02