鋼混組合結(jié)構(gòu)橋在危橋快速改造中的應(yīng)用

李秀金，沈紅軍，荊偉偉，楊永平

（嘉善縣交通運(yùn)輸局，浙江 嘉興 314100）

1 引言

橋梁是地區(qū)發(fā)展的紐帶，保障其正常運(yùn)營是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必要條件。我國大量早期建設(shè)的橋梁在長時(shí)間運(yùn)營后因原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，重載交通、船舶撞擊、環(huán)境侵蝕等因素影響，出現(xiàn)裂縫、破損、露筋銹蝕等病害，導(dǎo)致橋梁承載力下降，成為危橋。為保障安全運(yùn)營，必須有計(jì)劃地對(duì)這部分橋梁改造，延長其使用壽命，恢復(fù)其承載能力，滿足持續(xù)正常的交通運(yùn)輸需求。對(duì)橋梁損傷情況進(jìn)行科學(xué)評(píng)估，制定精細(xì)化的改造方案，不僅避免拆除重建耗費(fèi)大量資金，也具有極大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

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

2 鋼混組合結(jié)構(gòu)橋特點(diǎn)

鋼混組合結(jié)構(gòu)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(fā)揮。此外，鋼混組合結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，還具有結(jié)構(gòu)自重輕、截面小、抗震性能好、施工方便、經(jīng)濟(jì)耐用、養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，與單一鋼梁結(jié)構(gòu)相比用鋼量少、造價(jià)低、穩(wěn)定性好，因此在橋梁工程中得到廣泛應(yīng)用。常用的鋼混組合結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便在農(nóng)村公路的中、小橋建設(shè)中逐漸應(yīng)用推廣。

3 工程實(shí)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(jí)航道。上部結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土鋼架拱橋（圖1），拱片間各設(shè)1 道微彎板，每道微彎板各設(shè)8道橫系梁。下部結(jié)構(gòu)采用重力式橋臺(tái)、擴(kuò)大基礎(chǔ)，橋墩為樁基礎(chǔ)接拱座。

3.2 橋梁受損情況

在此次船舶撞擊事故發(fā)生之前，由于建造時(shí)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(duì)局部構(gòu)件采用包鋼法（Q235 鋼板）進(jìn)行加固維修，并在橋上設(shè)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(dǎo)致小樁號(hào)側(cè)拱腿破損斷裂，根據(jù)檢測(cè)單位評(píng)定，該橋梁技術(shù)狀況等級(jí)為5 類，需進(jìn)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(xiàn)狀分析

（1）老橋施工資料保存完整，下部結(jié)構(gòu)樁基直徑1.2m，C30 鋼筋混凝土，預(yù)估具有重復(fù)利用條件。

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

（3）橋梁現(xiàn)狀縱坡1.9%-4.5%，兩側(cè)距道路交叉口較近，按照安全要求需調(diào)整縱坡到3%限值以內(nèi)，需要限制橋面標(biāo)高。

（4）老橋禁行后，兩側(cè)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(jù)對(duì)老橋樁基進(jìn)行檢測(cè)評(píng)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(jīng)復(fù)核，強(qiáng)度滿足要求（圖4），因此決定上部結(jié)構(gòu)拆除重建、下部結(jié)構(gòu)加固利用。

（2）從受力角度分析，同等寬度下采用鋼混組合結(jié)構(gòu)相對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自重輕，有利于減輕下部結(jié)構(gòu)負(fù)載，降低下部結(jié)構(gòu)加固難度和風(fēng)險(xiǎn)。

（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(jié)構(gòu)，可有效降低梁高，從而達(dá)到橋下凈空和橋面標(biāo)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(jià)低的角度選擇鋼混組合梁橋。

（5）從運(yùn)營使用角度考慮，鋼材的防腐技術(shù)日趨成熟，有效涂裝后可保證10-15年，期間發(fā)生病害容易觀察和處理，養(yǎng)護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單。

3.3.3 處置措施

該橋選用鋼混組合結(jié)構(gòu)，具體處置措施如下：

（1）下部結(jié)構(gòu)鑿除U 形橋臺(tái)向下鑿除1.8m，設(shè)置長9.3m，寬1.55m 的臺(tái)帽，臺(tái)帽與老橋U 形橋臺(tái)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(cè)蓋梁高2.57m，寬0.85m，主橋側(cè)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(jié)構(gòu)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(lián)風(fēng)撐采用工字型截面，增強(qiáng)穩(wěn)定性。同時(shí)為方便出行，橋面加寬至10.4 米。橋面板采用14mm 鋼材，同時(shí)布置縱橫加勁肋，橫向采用1.35m 標(biāo)準(zhǔn)蔣局布置橫梁與橋面板焊接成整體，加強(qiáng)橫向整體性。主橋標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖如圖5 所示：

（4）引橋上部結(jié)構(gòu)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(qiáng)橫向聯(lián)系，支點(diǎn)采用開孔大橫梁，跨內(nèi)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(shè)鋼筋網(wǎng)片，增強(qiáng)抗剪能力。引橋橋面板采用C40 混凝土，進(jìn)行橫向調(diào)坡。

4 施工要點(diǎn)

4.1 施工步驟

周密、合理地組織施工工序，可有效節(jié)省工期，具體的施工步驟如下：

（1）實(shí)施管線改遷，上部結(jié)構(gòu)拆除，下部結(jié)構(gòu)鑿除，老橋下部結(jié)構(gòu)檢測(cè)驗(yàn)算評(píng)估。

（2）下部結(jié)構(gòu)重墩臺(tái)、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(gòu)件運(yùn)輸，現(xiàn)場(chǎng)拼接后吊裝，焊接橫梁，涂裝二次防腐。

（4）鋼桁架運(yùn)輸，現(xiàn)場(chǎng)拼裝吊裝（圖7）。

（5）安裝混凝土橋面板模板，綁扎鋼筋，澆筑、養(yǎng)生。

（6）安裝附屬結(jié)構(gòu)，鋪裝，成橋。

4.2 施工注意事項(xiàng)

（1）焊縫質(zhì)量直接影響結(jié)構(gòu)承載力和使用壽命，鋼結(jié)構(gòu)焊縫施焊前應(yīng)進(jìn)行焊接工藝的評(píng)定，并按照規(guī)定進(jìn)行焊縫檢測(cè)，達(dá)到焊縫的相應(yīng)質(zhì)量等級(jí)。

（2）鋼結(jié)構(gòu)拼裝時(shí)要考慮自重和焊接收縮影響，確定橫向和豎向預(yù)拱度。

（3）該橋上部結(jié)構(gòu)拆除和鋼梁吊裝屬于超一定規(guī)模危大工程，需要編制專項(xiàng)施工方案。

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

5 結(jié)束語

橋梁加固過程中保留和利用有價(jià)值的部分，避免拆除重建，可獲得較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)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(gè)月，改造速度快，獲得較好的社會(huì)反響和群眾贊譽(yù)。目前，橋梁的運(yùn)營效果和使用狀況良好，證明達(dá)到了預(yù)期的改造效果。