砼連續(xù)箱梁調(diào)坡頂升工程設(shè)計要點

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摘要：隨著橋梁頂升技術(shù)的不斷完善成熟，橋梁調(diào)坡頂升以其造價節(jié)省、廢棄工程少、社會負(fù)面影響小、環(huán)境效益好等顯著優(yōu)勢，愈發(fā)成為橋梁改造的趨勢。本文以某高架橋梁調(diào)坡頂升工程為例，重點介紹了調(diào)坡頂升在設(shè)計環(huán)節(jié)需要注意的要點、難點。

關(guān)鍵詞：橋梁調(diào)坡頂升；環(huán)境影響；社會影響；設(shè)計要點

引言

隨著城市化進(jìn)程的進(jìn)一步加快加深，為了滿足不斷增長的交通需求，高架橋梁的建設(shè)已遍布于市政、公路和航運(yùn)交通等各個領(lǐng)域，原有路網(wǎng)系統(tǒng)需隨著城市區(qū)域不斷擴(kuò)大而向外延伸，存在較多的高架橋需繼續(xù)延伸，需要對原有落地橋梁或凈空不足橋梁進(jìn)行抬升改造，以達(dá)到提高橋下凈空和調(diào)整橋梁線型的目的。此類橋梁的抬升改造工程，常常采用拆除新建的方式，但拆除新建方案一方面存在著重復(fù)建設(shè)、增大投資、資源浪費(fèi)、破壞環(huán)境的問題，另一方面考慮到部分橋梁投入使用時間較短，運(yùn)營狀況良好，拆除造成了較大的社會負(fù)面影響及輿論壓力。隨著工藝的日趨成熟，采用PLC液壓千斤頂頂升系統(tǒng)對橋梁進(jìn)行整體利用、調(diào)坡頂升，愈發(fā)成為橋梁改造的趨勢。本文以某工程中預(yù)應(yīng)力砼現(xiàn)澆箱梁的調(diào)坡頂升為例，重點介紹該類工程在設(shè)計過程中的要點。

一、工程概況

某工程調(diào)坡頂升主體為某高架的落地段橋梁，上部結(jié)構(gòu)為兩聯(lián)預(yù)應(yīng)力砼現(xiàn)澆箱梁，橋梁跨徑布設(shè)為3×30m+4×30m，橋梁全寬18m；下部結(jié)構(gòu)為花瓶型橋墩，樁基接承臺基礎(chǔ)。設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)采用公路-I級，設(shè)計速度80km/h。該段橋梁投入運(yùn)營時間不足5年，使用運(yùn)行狀況良好，根據(jù)地方政府意見，應(yīng)盡量利用既有橋梁結(jié)構(gòu)。為實現(xiàn)高架延伸，需通過橋梁頂升工藝，將現(xiàn)狀橋梁由4%下坡，調(diào)整為0.3%的上坡，橋臺位置橋梁頂升高度達(dá)8.915m。

二、橋梁調(diào)坡頂升設(shè)計

1．頂升方案確頂前的準(zhǔn)備工作

（1）收集現(xiàn)狀橋梁資料。向管養(yǎng)單位及原設(shè)計單位收集橋梁結(jié)構(gòu)竣工圖和設(shè)計圖，重點了解現(xiàn)狀橋梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是否滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，對于不滿足現(xiàn)行設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的橋梁，根據(jù)對具體橋梁的建模分析結(jié)果，視承載能力、應(yīng)力等指標(biāo)的富余度，酌情考慮是否采用“老橋老標(biāo)準(zhǔn)、新橋新標(biāo)準(zhǔn)”的利用原則；向規(guī)劃部門收集現(xiàn)狀橋梁規(guī)劃，重點了解現(xiàn)狀橋梁近遠(yuǎn)期規(guī)劃是否需要拓寬或改建需求，對有改擴(kuò)建需求的橋梁，視其拼寬方案是否對既有結(jié)構(gòu)的影響程度，以確定對老橋采用頂升利用或拆除新建、一部到位的改造方式；向管養(yǎng)單位了解現(xiàn)狀橋梁管養(yǎng)過程中存在的問題，重點了解結(jié)構(gòu)裂縫、結(jié)構(gòu)病害、有無結(jié)構(gòu)加固情況，對于結(jié)構(gòu)存在較多病害，有重復(fù)加固情況的橋梁應(yīng)根據(jù)病害程度，橋梁質(zhì)量檢測評定等級，酌情考慮是否繼續(xù)利用該橋梁進(jìn)行頂升，并提前做好橋梁頂升到位后的加固維修方案，確保結(jié)構(gòu)安全。（2）進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)檢測。對現(xiàn)狀橋梁在收集上述資料的情況下，應(yīng)進(jìn)行橋梁檢測，檢測內(nèi)容應(yīng)包括橋梁橋梁外觀檢測、典型橋梁動靜載荷載試驗、混凝土強(qiáng)度、裂縫寬度、深度觀察，應(yīng)對橋梁進(jìn)行評定。評定結(jié)果需檢測單位出具有效的評估報告，作為橋梁頂升方案的重要考量依據(jù)。（3）現(xiàn)狀建設(shè)條件分析。重點分析是否具有頂升施工場地條件，是否有重要控制因素如地基條件，有無重要管線等，頂升交通組織是否滿足要求等。

2．橋梁頂升方案比選應(yīng)考慮的關(guān)鍵因素

（1）現(xiàn)狀橋梁結(jié)構(gòu)安全性。現(xiàn)狀橋梁結(jié)構(gòu)是否滿足使用要求，有無重要結(jié)構(gòu)缺陷或裂縫是橋梁是否能頂升的重要前提條件。（2）交通組織因素。橋梁改建對交通組織影響及改建時間對交通通行的影響程度是橋梁是否采用頂升的重要控制因素。（3）工期要素。工期因素是方案選擇要考慮的因素。（4）綠色環(huán)保交通理念。建設(shè)資源綜合利用、節(jié)能環(huán)保型交通理念是新形勢下交通建設(shè)要貫徹落實的重要理念。（5）社會影響。相對于橋梁頂升的方案就是拆除重建，因此對重要橋梁、重要區(qū)域橋梁抬升改建社會影響是必須要考慮的重要因素。（6）工程造價。相對于拆除重建橋梁頂升工程投資將大幅下降，工程造價是應(yīng)該考慮的重要因素。

3．設(shè)計要點

（1）橋梁結(jié)構(gòu)驗算根據(jù)檢測報告，重點對現(xiàn)狀橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗算。建議分別采用原設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)和新建橋梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，對結(jié)構(gòu)安全性進(jìn)行驗算。對于調(diào)坡頂升，由于箱梁角度的改變引發(fā)了投影面的變化，梁長增加，而支點位置不變，會涉及到橋梁跨徑較原設(shè)計變化，應(yīng)增加該變化帶來的結(jié)構(gòu)驗算內(nèi)容。（2）總體設(shè)計1）現(xiàn)狀橋梁荷載標(biāo)準(zhǔn)由于頂升技術(shù)的應(yīng)用是對既有結(jié)構(gòu)的利用，建議在橋梁荷載標(biāo)準(zhǔn)的取用上原則采用老橋老標(biāo)準(zhǔn)、新橋新標(biāo)準(zhǔn)的原則，對利用結(jié)構(gòu)按原設(shè)計荷載進(jìn)行驗算。2）橋梁平、縱設(shè)計平面設(shè)計：對于調(diào)坡頂升，在平面設(shè)計時需考慮橋梁由于坡度變化，引起的投影面長度變化，分析研究其對平面設(shè)計相關(guān)內(nèi)容的影響。縱面設(shè)計：調(diào)坡頂升后，頂升橋梁與老橋之間會形成折點，縱斷面的設(shè)計將直接影響鋪裝調(diào)整厚度，而鋪裝恒載的增加又影響整體橋梁結(jié)構(gòu)承載力安全度。因此，在縱斷面設(shè)計時需綜合分析橋梁線型、縱向排水、加鋪厚度等因素。（3）關(guān)鍵節(jié)點設(shè)計1）支撐系統(tǒng)設(shè)計合理設(shè)計頂升支撐系統(tǒng)，確保橋梁在頂升過程中不傾覆、不滑移。支撐點宜設(shè)置在橋梁支點附近，盡量減少對縱梁整體受力體系的改變。2）墩柱接高設(shè)計墩柱接高設(shè)計應(yīng)結(jié)合頂升橋梁既有墩柱結(jié)構(gòu)類型以及梁底至墩頂?shù)氖┕ぷ鳂I(yè)空間等因素，綜合考慮。對蓋梁、系梁、花瓶墩墩頂曲線段等結(jié)構(gòu)盡量進(jìn)行利用，通過墩柱切割，將切割線以上部分進(jìn)行頂升利用。3）橋臺改橋墩設(shè)計對于落地橋梁的頂升，需對既有橋梁的橋臺進(jìn)行特殊設(shè)計，完成橋臺改橋墩的轉(zhuǎn)換，以達(dá)到橋梁延伸的目的。由于橋梁落地，橋下作業(yè)空間較?。磺覙蚺_構(gòu)造往往有別于橋墩構(gòu)造，為滿足頂升后新建橋墩的施做，通常無法完全利用既有橋臺的下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)，需要在橋梁投影面下進(jìn)行新建樁基、新建承臺。橋臺的設(shè)計因充分考慮結(jié)構(gòu)受力需求、頂升與新建結(jié)構(gòu)的施工時序等等問題。4）橋面鋪裝設(shè)計對于調(diào)坡頂升后，頂升橋梁與老橋之間會形成折點，需通過鋪裝調(diào)整橋面線型，而鋪裝恒載的增加又影響整體橋梁結(jié)構(gòu)承載力安全度。橋梁鋪裝的設(shè)計應(yīng)在滿足結(jié)構(gòu)受力安全的基礎(chǔ)上，保證橋面線型順暢，不影響行車舒適度。5）橋梁護(hù)欄設(shè)計由于調(diào)坡段橋梁鋪裝的加厚，會造成既有橋梁護(hù)欄頂部距離橋面的高度變小，無法滿足規(guī)范要求的情況。因此，頂升后橋梁護(hù)欄需結(jié)合調(diào)坡段鋪裝加厚實際情況，進(jìn)行加高設(shè)計。6）現(xiàn)狀橋梁裂縫處理頂升前，應(yīng)根據(jù)橋梁檢測報告，梳理既有橋梁裂縫發(fā)展情況，對于影響結(jié)構(gòu)安全的超限裂縫在頂升過程中應(yīng)重點觀察。在頂升完成后，采用合理方式對裂縫進(jìn)行封閉處理。（4）其他細(xì)部設(shè)計1）梁端處理若多兩聯(lián)及以上橋梁進(jìn)行調(diào)坡頂升，由于坡度變化造成的橋梁投影面伸長，會造成聯(lián)與聯(lián)之間的梁端間隙變小，甚至發(fā)生梁端接觸。為避免梁體在頂升過程中或后期溫度變化過程中發(fā)生擠壓破壞，可于頂升前在不對梁端預(yù)應(yīng)力封錨及鋼筋造成影響的前提下，對梁端進(jìn)行適當(dāng)切割，減少整體梁長。2）支座及墊石處理頂升橋梁的施工工序有別于常規(guī)橋梁的自下而上，在施工橋墩及墩頂支座時，橋梁上部結(jié)構(gòu)已就位于設(shè)計位置，制約了支座及墊石的施工空間。為了盡量減少梁體回落，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全，支座墊石的施工需確保與上部梁底及墩柱頂部緊密結(jié)合。

三、結(jié)語

橋梁頂升作為一種特殊的橋梁改造手段，可以達(dá)到節(jié)省工程造價、減少廢棄工程、降低社會負(fù)面影響、避免環(huán)境破壞等目的。橋梁調(diào)坡頂升的設(shè)計，應(yīng)遵循方案比選和確立→平縱設(shè)計→關(guān)鍵節(jié)點設(shè)計的技術(shù)路線，做好橋梁在千斤頂支撐系統(tǒng)頂升作用下，完成姿態(tài)變化的全過程的細(xì)節(jié)設(shè)計。本文依托某工程頂升實例，對橋梁調(diào)坡頂升的設(shè)計流程、設(shè)計要點進(jìn)行了梳理分析，望對其他類似工程相關(guān)設(shè)計起到一定借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

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作者：祁愷飛 單位：杭州市交通規(guī)劃設(shè)計研究院