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        黃浦江松浦大橋大修工程設(shè)計

        2017-12-19 07:27:55郭駿
        城市道橋與防洪 2017年11期
        關(guān)鍵詞:大修公路橋梁

        郭駿

        (上海市路政局,上海市200023)

        黃浦江松浦大橋大修工程設(shè)計

        郭駿

        (上海市路政局,上海市200023)

        隨著交通需求量的不斷提升,大部分鉚接鋼橋因早期建造時標(biāo)準(zhǔn)較低,在服役過程中逐漸暴露出銹蝕、疲勞和開裂等病害。為在現(xiàn)有交通資源基礎(chǔ)上,緩解橋梁交通壓力,以拓寬改造松浦大橋?yàn)榘咐?,通過對自然條件評估和結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀評定,依據(jù)主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),提出大修方案設(shè)計。在充分利用原有結(jié)構(gòu)的條件下,顯著提高了橋梁的通行能力和結(jié)構(gòu)安全性。對今后的鉚接鋼橋進(jìn)行改造提供了參考。

        橋梁大修;橋梁加固;鋼桁架橋;鉚接鋼橋

        0 引言

        20世紀(jì)后半葉,我國鋼產(chǎn)量有了長足的增加,鋼橋在我國公路、鐵路建設(shè)中被大量采用,且大多為鉚接鋼橋。大部分鉚接鋼橋建造時標(biāo)準(zhǔn)較低,在服役過程中逐漸暴露出銹蝕、疲勞和開裂等病害[1,2]。

        位于上海市松江區(qū)車亭公路上跨越黃浦江的松浦大橋建成于1976年,原為公鐵兩用的鉚接鋼桁架橋。2012年,鐵路金山支線復(fù)線的建成使松浦大橋下層不需再承擔(dān)鐵路交通運(yùn)輸?shù)墓δ?。同時,金山區(qū)和上海市中心城區(qū)以及其他區(qū)縣的往來溝通也日漸密切,導(dǎo)致松浦大橋過江交通壓力不斷增加,道路容量超飽和,交通擁堵時有發(fā)生。松浦大橋主橋鉚接鋼桁架橋和引橋經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)均存在諸多病害,亟需修復(fù)。

        因此,為充分利用現(xiàn)有免費(fèi)過江交通資源,改善松浦大橋通行條件,提高大橋結(jié)構(gòu)安全性,需對現(xiàn)有松浦大橋進(jìn)行大修改建。

        1 工程概況

        上海黃浦江松浦大橋(見圖1)于1974年4月興建,1976年6月建成通車,是通往上海石油化工總廠金山支線上的一座公鐵兩用橋。鐵路在下層,公路在上層,公路為二車道,路面寬9 m,兩側(cè)各設(shè)1.5 m人行道,出正橋后公路分別向上游分岔。

        圖1 松浦大橋主橋全貌

        主橋下部為三墩兩臺,主橋江中三座橋墩為直徑1.25 m鋼管樁基礎(chǔ)。上部為兩聯(lián)96 m+112 m對稱布置的鉚接雙層連續(xù)鋼桁梁,全長419.6 m。桁高12.8 m,中間支點(diǎn)及112 m跨端支點(diǎn)均設(shè)6 m高加勁弦,兩片主桁中距6.018 m,主桁節(jié)間為8 m。

        公路引橋南北岸各22孔,共計44孔。上部結(jié)構(gòu)均為31.7 m公路預(yù)應(yīng)力鋼筋砼梁(預(yù)制T梁)。鐵路引橋北岸42孔,南岸38孔,共計80孔。墩跨均為32.7 m。上部建筑均為31.7 m鐵路預(yù)應(yīng)力鋼筋砼梁(預(yù)制T梁)。

        松浦大橋主橋、引橋現(xiàn)狀橫斷面見圖2。

        2 建設(shè)條件

        2.1 自然條件

        (1)地形地貌

        擬建工程沿線地勢總體平坦,稍有起伏。沿線地面標(biāo)高一般在3.5~4.5 m,工程沿線屬湖沼平原I-2區(qū)地貌類型。

        (2)氣候

        松江區(qū)屬于亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū),氣候溫和濕潤,四季分明。

        (3)水文地理

        本工程位于上海市中心區(qū)北部,地面高程2.5~3.5 m。沿線地質(zhì)條件比較均勻,沿線場地標(biāo)高-74.64 m范圍內(nèi)土層由第四系全新統(tǒng)至上更新統(tǒng)沉積地層組成。

        (4)航運(yùn)

        松浦大橋沿線通航河道黃浦江為3級航道,通航凈高10 m,原設(shè)計最高通航水位為3.82 m(吳淞高程)。

        圖2 松浦大橋現(xiàn)狀斷面(單位:m)

        2.2 松浦大橋結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀評定

        2014年,上海市路政局委托上海市公路工程質(zhì)量檢測中心,在大修工程實(shí)施之前對大橋進(jìn)行全面的檢測和評定[3]。

        主橋主桁結(jié)構(gòu)整體銹蝕程度較輕,部分處于航道上方的下弦桿受到船只刮擦,翼緣存在局部變形。但發(fā)生變形、開裂的構(gòu)件并非結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件,對結(jié)構(gòu)整體受力影響較小。主橋的鉚釘檢查無嚴(yán)重病害,部分鉚釘釘頭油漆層剝落,發(fā)生銹蝕。

        公路T梁和鐵路T梁結(jié)構(gòu)的主要病害類型為:混凝土破損,局部露筋銹蝕,部分橫隔板有破損、露筋等病害。部分橋墩蓋梁和墩臺基礎(chǔ)存在露筋銹蝕等病害。這類病害目前基本不影響結(jié)構(gòu)的安全使用,但對橋梁耐久性具有一定影響。

        3 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

        參考《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》、《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》、《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計規(guī)范》、《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范,選取主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下。

        (1)道路等級:二級公路;

        (2)設(shè)計速度:60 km/h;

        (3)汽車荷載等級:公路-Ⅱ級;人群荷載:按《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》取用;

        (4)道路凈空:機(jī)動車道≥5.0 m,非機(jī)動車道、人行道≥2.5 m;

        (5)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn):基本烈度7度,地震動峰值加速度為0.10 g,橋梁抗震設(shè)防類別為B類。

        4 大修方案設(shè)計

        4.1 道路工程

        (1)方案概述

        上層雙向6車道,通過橋梁拼寬,增加上層公路橋面積,改建后設(shè)置雙向6車道。下層橋梁作為慢行交通過江專用通道,其中原鐵路部分作為雙向非機(jī)動車道,增加原下層鐵路橋兩側(cè)檢修道寬度至2.5 m,作為行人通道,同時在主橋兩岸設(shè)置人行梯道及電梯,滿足無障礙通行需求。松浦大橋大修后平面布置如圖3所示,主橋標(biāo)準(zhǔn)橫斷面如圖4所示,機(jī)動車道引橋(即上層引橋)標(biāo)準(zhǔn)橫斷面如圖5所示,非機(jī)動車道引橋(即下層引橋)橫斷面如圖6所示。

        圖3 平面布置圖

        圖4 標(biāo)準(zhǔn)橫斷面(主橋段)(單位:m)

        圖5 標(biāo)準(zhǔn)橫斷面(機(jī)動車道引橋段)(單位:m)

        圖6 標(biāo)準(zhǔn)橫斷面(非機(jī)動車道引橋段)(單位:m)

        本方案中,機(jī)動車設(shè)計速度均為60 km/h。相關(guān)線形依照60 km/h進(jìn)行取值。

        (2)大修后交通組織

        a.主路機(jī)動車:機(jī)動車上下橋通過原松浦大橋上層改建后的雙向6車道實(shí)現(xiàn)。

        b.輔路機(jī)動車:松浦大橋引橋兩側(cè)輔路單向通行,橋下設(shè)置掉頭車道。

        c.非機(jī)動車:非機(jī)動車上下橋利用原下層鐵路橋引橋(需調(diào)整原鐵路橋引橋縱坡)實(shí)現(xiàn)。并接入地方村道,通過地方村道接入大橋引橋段兩側(cè)輔路。非機(jī)動車可于引橋下非機(jī)動車專用掉頭車道轉(zhuǎn)向,也可于主路前方人行橫道處推行轉(zhuǎn)向。

        d.行人:通過設(shè)置橋頭堡的人行梯道和電梯實(shí)現(xiàn)上下橋。

        (3)方案特點(diǎn)a.機(jī)動車主線設(shè)計速度均可以保持在60 km/h。b.慢行交通過江斷面中,行人與非機(jī)動車道相互分離,互不干擾,通行寬度適宜。

        c.無需進(jìn)行機(jī)動車分離和合流交通組織。

        d.改建后下層橋梁縱坡≤2.45%,非機(jī)動車可通過騎行上下橋。

        4.2 橋梁工程

        (1)主橋大修

        根據(jù)總體設(shè)計,主橋大修的主要工作有:

        a.拓寬上層公路橋面。原上層橋面寬12 m,含雙向兩車道及兩側(cè)人行道。拓寬為雙向6車道,改造后寬度24.5 m。

        b.將下層單線鐵路橋面改造成非機(jī)動車道。

        c.將下層橋面兩側(cè)原鐵路檢修道改造成寬人行道。

        主橋大修改造后,上、下層橋面重量均有所增加,橋面恒載相比老橋增加較多。由于鐵路不再通行,活載總量比原先有所減小,但由于橋面加寬,偏載效應(yīng)影響較大??傊诤?、活載作用下,主桁受力比老橋增加,需采取措施增強(qiáng)其承載能力。松浦大橋?yàn)殂T接鋼桁梁,對受力不滿足的桿件進(jìn)行加固,桿身截面可通過貼板或內(nèi)澆混凝土形成組合截面增大其承力面積,并通過設(shè)置填板和蓋板等對節(jié)點(diǎn)板進(jìn)行加強(qiáng)。

        將原有的鑄鋼支座更換為拉索減隔震和球型鋼支座,使大修后抗震性能符合現(xiàn)行規(guī)范要求。江中3座橋墩承臺增設(shè)防撞套箱,增強(qiáng)其防船撞能力。

        (2)引橋

        上層引橋通過橋梁拼寬,增加上層公路橋面積,改建后設(shè)置雙向6車道,橋?qū)?4.5 m。上部結(jié)構(gòu)原橋面兩側(cè)人行道板拆除,保留全部5片T梁,兩側(cè)各增加3片T梁,新建T梁與老T梁采用濕接縫連接。下部結(jié)構(gòu)針對上部結(jié)構(gòu)的拓寬相應(yīng)調(diào)整。原橋下部結(jié)構(gòu)框架墩、承臺及樁基礎(chǔ)全部保留,在框架墩的兩側(cè)分別新建樁基礎(chǔ)、承臺、立柱及蓋梁。蓋梁與老橋蓋梁分離,承臺與老橋承臺采用濕接縫連接。更換老T梁原有的鋼支座,新、老T梁均采用高性能板式減隔震橡膠支座,使大修后抗震性能符合現(xiàn)行規(guī)范要求。

        下層引橋原為鐵路橋,改建設(shè)計為非機(jī)動車道,荷載大大減輕。雖然T梁經(jīng)檢測有較多病害,但對承載力基本沒有影響,經(jīng)修復(fù)后可用作非機(jī)動車橋。為充分利用老橋,下層引橋的改建保留基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)T梁,對橋墩采用“頂升法”降低其高度,以便適應(yīng)下層非機(jī)動車道的縱坡。

        5 結(jié)語

        本次松浦大橋大修工程在不改動跨黃浦江主橋下部結(jié)構(gòu)的條件下,將原鋼桁架主橋下層鐵路橋改為行人及非機(jī)動車道;將上層原雙向2車道公路橋改為雙向6車道規(guī)模,上層橋面寬度由原來的12 m加寬至24.5 m。在充分利用原有結(jié)構(gòu)的條件下,顯著提高了橋梁的通行能力和結(jié)構(gòu)安全性。大修改造后的松浦大橋?qū)?shí)現(xiàn)橋梁功能、耐久性能、景觀效果等各方面的綜合提升。

        [1] 陳維珍.鋼桁架橋評定與加固[M].北京:科學(xué)出版社,2012.

        [2] 蔡祖明,沈超,陳姍姍,等.現(xiàn)役大跨鋼桁架橋病害的原因和治理研究[J].科技視界,2013(35):20.

        [3] 橋梁檢測報告:松浦大橋檢測[R].上海:上海公路工程質(zhì)量檢測中心,2014.

        U445.7

        B

        1009-7716(2017)11-0095-03

        2017-07-17

        郭駿(1972-),男,上海人,工程師,從事市政工程管理工作。

        10.16799/j.cnki.csdqyf h.2017.11.027

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