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        橋梁改擴(kuò)建中空心板橋拼接梁板選型研究

        2023-09-22 08:15:14周東輝
        四川水泥 2023年9期
        關(guān)鍵詞:橋梁

        周東輝

        (廣東省路橋建設(shè)發(fā)展有限公司,廣東 廣州 510000)

        0 引言

        隨著社會(huì)的發(fā)展,部分早期建造的高速公路已不能滿足現(xiàn)狀交通量的需求,部分地區(qū)亟需進(jìn)行改擴(kuò)建[1]。根據(jù)地理?xiàng)l件情況,既有橋梁改擴(kuò)建形式主要分為兩側(cè)加寬、單側(cè)加寬、分離新建等幾中形式。拼寬橋梁的梁板選型對(duì)施工過(guò)程及后續(xù)養(yǎng)護(hù)的難易程度起到?jīng)Q定性的作用。

        某項(xiàng)目現(xiàn)狀為雙向四車道高速公路,設(shè)計(jì)速度為80km/h,路基寬度為23m。改擴(kuò)建后為雙向8 車道,設(shè)計(jì)速度為100km/h,路基寬度為42m?;谄磳挊蛄毫喊暹x型的重要性,本文將重點(diǎn)對(duì)其改擴(kuò)建中空心板橋拼接梁板的選型進(jìn)行研究。

        1 橋梁改擴(kuò)建方案

        根據(jù)該項(xiàng)目的實(shí)際情況,擬定了3 種擴(kuò)建方案。根據(jù)既有橋梁不同位置,3種方案均有應(yīng)用。

        (1)兩側(cè)加寬:分兩側(cè)拼寬和兩側(cè)分離增建。

        (2)單側(cè)加寬:?jiǎn)蝹?cè)分離增建4 車道橋梁,既有橋梁直接利用,改為單向4車道通行。

        (3)分離新建:特殊工點(diǎn)(如高邊坡、不良地質(zhì)避讓等)、大跨徑橋梁采用分離新建。

        2 拼寬寬度分析

        在選擇該橋梁改擴(kuò)建形式之前,首先對(duì)既有高速公路橋梁保通寬度進(jìn)行分析,并初擬橫斷面布置如下:

        (1)利用分離新建方式,半幅橋梁保通4車道,新建半幅橋梁總寬為20.5m,保通斷面劃分如圖1所示。該項(xiàng)目半幅新建或拼寬后橋梁可滿足保通要求。

        圖1 20.5m保通橫斷面(單位:cm)

        (2)利用拼寬橋梁和既有橋梁半幅,實(shí)現(xiàn)雙向4 車道保通,單向2 車道最小保通寬度布置(如圖2 所示)。車道寬度按照《高速公路改擴(kuò)建交通組織設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG/T 3392-2022)要求選取3.5m,側(cè)向余寬保證0.75m,并建議限速60km/h行駛。

        圖2 9.5m保通橫斷面圖(單位:cm)

        (3)雙側(cè)拼寬斷面。該項(xiàng)目既有橋梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面總寬為23m,直接拼寬到雙向8 車道分別需加寬9.5m,橫斷面布置如圖3所示。

        圖3 臨時(shí)拼接橫斷面(單位:cm)

        3 梁板選型

        3.1 既有橋梁空心板結(jié)構(gòu)參數(shù)

        既有橋梁空心板主要跨徑10m、13m、16m、20m 對(duì)應(yīng)梁高分別為0.65m、0.75m、0.85m、0.95m,預(yù)制板寬1.24m。主要截面尺寸及特性如圖4、表1所示。

        表1 既有橋梁空心板特性

        圖4 舊橋空心板斷面

        3.2 空心板擴(kuò)建梁型選擇

        根據(jù)近幾年擴(kuò)建項(xiàng)目中的空心板使用情況,空心板內(nèi)腔梁端尺寸較小,內(nèi)模出模困難,采用氣囊、泡沫等內(nèi)模,施工質(zhì)量存在一定的不可控性。本次以擴(kuò)建后為21m單向4車道、拼接寬度為9.5m斷面為例,空心板橋擴(kuò)建(換板、拼寬)主要考慮采用預(yù)應(yīng)力混凝土后張空心板和預(yù)應(yīng)力混凝土雙T梁(密肋T梁)方案進(jìn)行比選。

        3.2.1 擴(kuò)建橋采用空心板方案

        (1)采用空心板結(jié)構(gòu)對(duì)原橋進(jìn)行換板或拼接,空心板主要參考廣東省標(biāo)準(zhǔn)的后張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板及相關(guān)項(xiàng)目資料,板寬1.25m。主要截面尺寸如圖5 所示,不同跨徑空心板特性見(jiàn)表2。

        表2 不同跨徑空心板特性

        圖5 拼寬橋空心板斷面

        (2)根據(jù)該項(xiàng)目橫斷面情況,橋?qū)捈翱招陌逍推唇訑嗝嫒鐖D6所示。

        圖6 既有空心板橋空心板拼寬斷面(單位:cm)

        (3)各橋?qū)挵嫘推磳挸叽缫?jiàn)表3。

        表3 空心板拼寬參數(shù)

        3.2.2 擴(kuò)建橋采用雙T梁方案

        (1)雙T 梁方案設(shè)計(jì)時(shí),需重點(diǎn)考慮以下方面:①梁板結(jié)構(gòu)剛度與既有橋梁接近;②考慮梁板更換及下穿道路凈空,梁高不宜過(guò)高;③考慮施工質(zhì)量,濕接縫寬度建議按40~60cm 左右控制;④由于雙T 梁肋板間距布置與既有橋梁寬度、拼寬橋梁寬度相關(guān),經(jīng)過(guò)試算研究,結(jié)合深汕西等項(xiàng)目使用及施工情況,原則上雙T肋板間距初擬為1.5m。

        (2)既有橋梁拼寬雙T梁斷面結(jié)構(gòu)及參數(shù)如圖7。

        圖7 既有空心橋板雙T梁拼寬斷面(單位:cm)

        (3)雙T梁結(jié)構(gòu)及尺寸如圖8所示。根據(jù)斷面布置及跨徑統(tǒng)計(jì),各橋?qū)捒鐝诫pT梁截面特性見(jiàn)表4。

        表4 不同跨徑肋間距1.5m雙T梁截面特性

        圖8 雙T梁斷面

        (4)為了了解不同拼寬結(jié)構(gòu)對(duì)老橋的影響,分別針對(duì)原有結(jié)構(gòu)、空心板拼接以及1.5m間距雙T梁拼接共4種布置,根據(jù)杠桿原理計(jì)算各情況下跨中汽車荷載分布系數(shù),以原有結(jié)構(gòu)為16m 空心板為例,對(duì)比分析不同拼接結(jié)構(gòu)形式對(duì)原有結(jié)構(gòu)汽車橫向分布的影響,見(jiàn)表5。由表5分析可以總結(jié)以下幾點(diǎn):

        表5 16m跨徑不同拼接結(jié)構(gòu)跨中荷載分布系數(shù)

        ①對(duì)既有橋梁進(jìn)行拼寬會(huì)降低原有結(jié)構(gòu)汽車荷載橫向分布系數(shù),拼寬結(jié)構(gòu)剛度不同,荷載分布系數(shù)降低幅度有差異;

        ②對(duì)既有橋梁進(jìn)行拼接,各個(gè)梁板受力變化幅度不同,中梁變化較小,邊梁荷載降低較大;

        ③采用空心板拼接對(duì)原有結(jié)構(gòu)受力影響最大,荷載降幅最大,邊梁荷載分布系數(shù)最大降幅可達(dá)36.4%,估算可降低約10%內(nèi)力,相應(yīng)提高約10%安全富余;

        ④采用雙T 梁進(jìn)行拼接對(duì)原有結(jié)構(gòu)仍是有利的,只是荷載分布降幅小于空心板結(jié)構(gòu),可提高既有橋梁約5%的安全富余。

        (5)梁型結(jié)構(gòu)比選。結(jié)合施工質(zhì)量控制、新老橋拼接的受力協(xié)調(diào)性、后續(xù)管養(yǎng)等因素,對(duì)老橋空心板橋拼寬結(jié)構(gòu)采用常規(guī)空心板(后張法)和密肋T 梁進(jìn)行綜合比選,比選結(jié)果見(jiàn)表6所示。

        表6 拼寬橋傳統(tǒng)空心板與密肋T梁綜合比選

        4 結(jié)束語(yǔ)

        本文以整體式路基23m 雙向4 車道擴(kuò)建為42m 雙向8 車道為例,分析了橋梁改擴(kuò)建中空心板橋拼接梁板的選型,結(jié)論如下:綜合考慮施工質(zhì)量控制及方便后續(xù)養(yǎng)護(hù)、梁板受力等因素后,本項(xiàng)目采用密肋T 梁與空心板拼接。

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