嚴(yán) 萍 申哲會(huì)

（江蘇省交通科學(xué)研究院股份有限公司，江蘇 南京 210017）

1 橋梁概況

1.1 橋型結(jié)構(gòu)

某橋上部結(jié)構(gòu)為單箱單室三向預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，跨徑布置為20+30+46+38+32 m，左右幅反對(duì)稱布置，河流與路線交角為145°，下部結(jié)構(gòu)為獨(dú)柱墩、樁柱式橋臺(tái)，斜橋正做，錯(cuò)墩布置。原橋全長(zhǎng)172.22m。

新橋部分采用5 跨等高度預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁進(jìn)行拼接，拼寬方式為上構(gòu)連接下構(gòu)不連接，新橋加寬部分的橋跨布置為19+28+44+40+35m，左右幅反對(duì)稱布置。原橋全寬26m，拼寬后橋梁全寬42.5m。

加寬部分橋梁上部結(jié)構(gòu)采用單箱雙室斜腹板截面，梁高2.0m，底寬5.9m，外側(cè)懸臂長(zhǎng)2.5m。頂板厚0.30m，懸臂板端部厚0.18m，根部厚0.48m；外側(cè)腹板厚0.4m，內(nèi)側(cè)腹板厚0.50m，底板厚0.28m。

圖1 橋梁橫斷面圖

1.2 箱梁施工流程

完成加寬部分橋梁的下部結(jié)構(gòu)施工。新拼寬橋梁上部結(jié)構(gòu)施工，箱梁為搭支架整體現(xiàn)澆。新老橋結(jié)合部拼接施工。在老橋翼緣板設(shè)置相關(guān)豎向筋與新橋頂板相聯(lián)結(jié)，施工自密實(shí)混凝土。完成后對(duì)新老橋拼接縫壓注50#水泥砂漿，并沿縱向壓漿的位置粘貼碳纖維布。

2 橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算

2.1 橋梁整體驗(yàn)算

采用橋梁結(jié)構(gòu)分析軟件“橋梁博士系統(tǒng)V3.3”進(jìn)行分析和計(jì)算?？紤]新老橋的聯(lián)合作用，將全橋箱梁劃分為499個(gè)單元，根據(jù)施工程序分為6個(gè)施工階段進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算中考慮了各個(gè)施工階段和最終運(yùn)營階段的最不利組合，計(jì)入了預(yù)應(yīng)力二次矩、體系轉(zhuǎn)換以及收縮徐變產(chǎn)生的內(nèi)力重分布，并考慮溫度升降各25°C、箱梁頂?shù)装寰植繙夭?°C以及支座不均勻沉降5mm等影響，按預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)計(jì)算結(jié)果箱梁頂?shù)装謇瓚?yīng)力及腹板主拉應(yīng)力滿足規(guī)范要求。

2.2 橋梁局部驗(yàn)算

新老橋結(jié)合部翼板實(shí)體單元空間計(jì)算。根據(jù)調(diào)查的裂縫分布情況及裂縫特征，選取新老橋結(jié)合部翼板進(jìn)行局部應(yīng)力計(jì)算。分別按照新老橋翼板連接良好及不連接兩種情況進(jìn)行計(jì)算。

計(jì)算采用ANSYS 軟件，按實(shí)體單元進(jìn)行空間分析：

模型1：新老橋翼板連接良好，按整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，新橋下緣橫橋向最大拉應(yīng)力0.08MPa，縱橋向下緣最大拉應(yīng)力為0.02MPa。

模型2：新老橋翼板不連接，僅對(duì)新橋翼板進(jìn)行計(jì)算，新橋下緣橫橋向最大拉應(yīng)力0.47MPa，縱橋向下緣最大拉應(yīng)力為0.11MPa。由計(jì)算結(jié)果得知，在汽車荷載作用下，橫橋向及縱橋向的拉應(yīng)力均小于混凝土抗拉設(shè)計(jì)值1.83MPa。

新老橋整體實(shí)體單元空間計(jì)算。選取新老橋橋順橋向1米范圍內(nèi)進(jìn)行局部應(yīng)力計(jì)算。本計(jì)算采用Midas/Civil 軟件，按實(shí)體單元進(jìn)行空間分析：根據(jù)建立的實(shí)體模型，計(jì)算汽車及混凝土收縮徐變作用下，按照舊橋收縮徐變完后3650 天，新橋365 天計(jì)算新老橋結(jié)合部的應(yīng)力。（1）在恒+活+收縮徐變作用下，新橋下緣橫橋向最大拉應(yīng)力1.72MPa，縱橋向下緣最大拉應(yīng)力為1.75MPa。（2）在恒載和活載作用下，新橋下緣橫橋向最大拉應(yīng)力0.08MPa，縱橋向下緣最大拉應(yīng)力為0.01MPa。（3）在恒載和活載作用下，新橋下緣橫橋向最大拉應(yīng)力1.72MPa，縱橋向下緣最大拉應(yīng)力為1.76MPa。（4）在混凝土收縮徐變作用下，新橋下緣橫橋向最大拉應(yīng)力2.29MPa，縱橋向下緣最大拉應(yīng)力為2.43MPa。根據(jù)實(shí)體單元模型的計(jì)算結(jié)果，在荷載和收縮徐變組合作用下，橫橋向及縱橋向的拉應(yīng)力均小于混凝土抗拉設(shè)計(jì)值1.83MPa，按照理論計(jì)算結(jié)果，新老橋結(jié)合部不會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性裂縫。但是由收縮徐變產(chǎn)生的應(yīng)力較大，在施工期必須引起足夠的重視。

3 拼接施工質(zhì)量控制重點(diǎn)

由于本橋采用的是上聯(lián)下不聯(lián)的拼接方式，新橋部分整體的受力按照設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)，較薄弱的部分就是新舊橋的結(jié)合部。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)可知，自密實(shí)混凝土和普通混凝土的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系曲線基本相似，只是各個(gè)特征點(diǎn)的位置和取值有所變化，其應(yīng)力一應(yīng)變?nèi)€的數(shù)學(xué)模型與普通混凝土的應(yīng)力一應(yīng)變?nèi)€的數(shù)學(xué)模型基本一致。但由于新橋與老橋的澆筑時(shí)間間距近10年，老橋的收縮徐變已基本完成，而新橋雖然在澆筑連接部的時(shí)間上進(jìn)行了控制，但兩者之間的差異依然比較大，由此易造成沿橋梁縱向分布較為均勻的橫向裂縫。

為此，設(shè)計(jì)提出以下幾點(diǎn)是保證拼接質(zhì)量的重點(diǎn)：新舊橋翼板連接處，混凝土結(jié)合密實(shí)，控制橫向裂縫產(chǎn)生；自密實(shí)混凝土質(zhì)量控制；新舊橋底板及腹板的縱向線形吻合；上部結(jié)構(gòu)施工前，新橋部分基礎(chǔ)沉降控制。

采用錨栓式設(shè)計(jì)，加強(qiáng)新老混凝土結(jié)合部連接強(qiáng)度。由于本次設(shè)計(jì)聯(lián)接的部分位于舊橋下方，混凝土澆筑和振搗存在一定的困難。為此在舊橋翼板下緣進(jìn)行打毛的同時(shí)，探明橫橋向預(yù)應(yīng)力筋布置位置，根據(jù)舊橋預(yù)應(yīng)力橫向間距為0.5m的設(shè)置情況，縱橋向每4m 設(shè)置一個(gè)進(jìn)料孔，孔徑25cm，在孔內(nèi)設(shè)計(jì)新老翼板連接鋼筋，與新橋部分混凝土一并澆筑，由此形成錨栓式結(jié)構(gòu)，以保證新澆筑部分與舊橋連接良好，能夠共同受力。加強(qiáng)自密實(shí)混凝土施工養(yǎng)護(hù)，避免翼板產(chǎn)生收縮裂縫。自密實(shí)混凝土澆筑完畢后，應(yīng)及時(shí)加以覆蓋防止水分散失，并在終凝后立即灑水養(yǎng)護(hù)，灑水養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于7d，以防止混凝土出現(xiàn)干縮裂縫。冬季澆筑的混凝土初凝后，應(yīng)及時(shí)用塑料薄膜覆蓋，防止水分蒸發(fā)，塑料薄膜上應(yīng)覆蓋保溫材料。模板應(yīng)在混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后方可拆除，拆除模板后應(yīng)在混凝土表面涂刷養(yǎng)護(hù)劑進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。嚴(yán)格控制混凝土添加劑使用，保證自密實(shí)混凝土質(zhì)量。要實(shí)現(xiàn)自密實(shí)混凝土的高流動(dòng)性、高粘聚性等性能，僅僅靠加大混凝土單位用水量一般無法滿足其和易性要求，還必須加入優(yōu)質(zhì)高效的混凝土外加劑。與常規(guī)的混凝土拌和物性能顯著不同，自密實(shí)混凝土要求加入外加劑后的拌和物具有良好的減水、緩凝、保坍、增塑等性能，因此，在設(shè)計(jì)中通常都要加入高效緩凝減水劑和引氣劑。一般可選用如下幾種外加劑:萘系高效減水劑；增稠劑；引氣劑；膨脹劑。

控制新橋上部結(jié)構(gòu)施工工期，合理安排拼接施工時(shí)機(jī)。受工程工期限制，必須盡量縮短新橋上部結(jié)構(gòu)施工工期，同時(shí)延長(zhǎng)新橋澆筑完成至進(jìn)行拼接的時(shí)間。一方面，通過上部結(jié)構(gòu)恒載作用，縮小新橋部分在拼接后的基礎(chǔ)沉降，另一方面延長(zhǎng)新澆筑混凝土在拼接前的收縮徐變時(shí)間，使得其與舊橋的收縮徐變差異減小。設(shè)計(jì)推薦的拼接時(shí)間在新橋上部結(jié)構(gòu)完成后6個(gè)月以后進(jìn)行。

[1]何冬明.預(yù)拌自密實(shí)混凝土外加劑的研制[J].地下工程與隧道，2004，3（4）：37-39.

[2]JTG D60-2004，公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].

[3]JTG D62-2004，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].