近年來,各地交通運輸主管部門深入貫徹黨中央、國務院決策部署,認真落實交通運輸部有關公路危舊橋梁改造工程的任務安排,實施了一批理念先進、措施有效、安全耐久的優(yōu)良工程。
為總結推廣各地公路危舊橋梁改造的典型做法和成果經驗,促進提升公路危舊橋梁改造工作水平,交通運輸部組織開展了干線公路危舊橋梁改造工程典型案例征集工作,經自愿報送、省廳推薦、專家評審等程序,形成典型案例19個(設計方案類5個、組織管理類3個、施工工藝類6個、綜合類5個)。
烏金屯松花江大橋:設計精細 結構耐久
烏金屯松花江大橋位于102國道吉林省扶余市境內,跨越松花江,全長915.52米,橋寬11米,于1989年9月建成通車。多年來,伴隨著車輛荷載不斷增加、結構材料自然老化,烏金屯松花江大橋出現主梁節(jié)段接縫滲漏水、鋼筋銹蝕、橋面坑槽不平等多種病害,維修改造工程迫在眉睫。
在吉林省公路管理局、松原市公路服務中心的組織下,中交特種工程有限公司在維修加固過程中,除了對裂縫、破損、剝落等常規(guī)病害進行處置外,還對箱內進行體外預應力加固;重新鋪筑橋面現澆層及瀝青混凝土;重新鋪筑橋頭搭板,改移進箱通道位置;更換橋梁支座、伸縮裝置;拆除人行道,安裝SA級金屬梁柱式護欄、泄水管等。
2021年10月底,烏金屯松花江大橋體外預應力加固竣工并恢復通車。此次加固提高了橋梁承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)強度儲備,解決了橋面大面積坑槽影響行車安全問題。2022年至2023年,該橋技術狀況評定等級均為2類,橋梁使用性能良好。
據悉,項目在工程設計前期加大檢測投入,并根據檢測結論,通過全壽命周期對比,擬定維修加固方案,節(jié)省了工程建設資金,縮短了施工工期,還降低社會影響,符合低碳、節(jié)約的設計理念。
特別是在支座墊石、橋面縱斷面設計等細節(jié)設計上,項目秉承精細化設計理念,在施工圖設計階段,做好合理可行的工程方案設計;在施工過程中,結合現場實際情況對工程方案逐個參數進行工程精細化設計,在保證行車平順的同時降低車輛沖擊力,提高伸縮裝置錨固區(qū)的耐久性。
項目秉持可持續(xù)理念,實現了體外預應力鋼束后期可測、可調、可增、可換;進箱通道由原有的“豎井式”變?yōu)閸湫碌?ldquo;暢行式”,便于日常管養(yǎng)、檢測進出;運用橋梁健康監(jiān)測系統,在輔助大橋管理的同時,為橋梁養(yǎng)護及后期運營狀況分析積累原始基礎數據。
眾興大橋:吊桿體系“剛轉柔”
眾興大橋位于343國道江蘇省宿遷市泗陽縣內,于2001年建成通車。受限于早期技術條件,眾興大橋吊桿作為預應力構件進行設計,全橋吊桿力均采用相同的錨下應力進行控制,未考慮橋梁整體的受力狀態(tài)。運營超過20年后,全橋吊桿均出現不同程度的夾片錯牙、鋼絞線回縮現象,同時還伴有銹蝕情況。
眾興大橋維修加固工程針對橋梁改造后運營要求,以受力合理、經濟適用、環(huán)保耐久為原則,對橋梁結構進行改造設計。項目于2022年9月完工,從根本上解決了諸多病害。
前期,在對橋梁現場狀況進行分析后,項目提出使用“系梁耳板+鋼絞線整束擠壓吊桿”的更換方案,不但能減少對原結構的損傷,也可縮短施工工期。施工過程中,項目拆除了全橋52根吊桿,重新更換為強度更高、錨頭更小的“GJ鋼絞線整束擠壓吊桿”。新吊桿采用錨固可靠、防腐性能優(yōu)越的成品索。同時,項目創(chuàng)新性地采用了新增耳板分離式連接方式,系桿穿精軋螺紋鋼錨固,避免對原橋拱肋和系梁內鋼絞線造成損傷。
通過對既有橋梁的吊桿體系進行建模分析,項目提出將系桿拱橋原剛性吊桿體系轉換為柔性吊桿體系。配合先進的成品鋼束體系,微小降低整體剛度卻更加適應當前橋梁的變形要求。同時,優(yōu)化“剛轉柔”后全橋吊桿索力目標值,進一步改善結構受力狀態(tài)。
吊桿體系改造的針對性設計大大提高了加固的有效性,保障了該類型橋梁的運營安全和耐久。依托眾興大橋吊桿更換的設計與施工,已形成了系桿拱橋吊桿更換的成套技術,并在無錫、泰州地區(qū)進行了推廣。
項目實現舊橋吊桿索力從吊桿更換施工到服役期全壽命周期的智能監(jiān)測,實時在線采集數據,長期評估加固效果,為橋梁管養(yǎng)決策提供更為科學的參考數據。
陽日大橋:首創(chuàng)雙曲鋼管套拱加固技術
陽日大橋位于209國道湖北省神農架林區(qū),于1975年通車,橋梁全長為158.5米,跨徑布置為3米×42米(凈跨)空腹式鋼筋混凝土雙曲拱橋。經過多年的運營使用,橋梁主拱圈出現多處滲水、析白;拱肋有裂縫;橋墩混凝土有麻面和豎向裂縫;橋面鋪裝存在粗骨料外露,橋面出現縱橫向裂縫等。
陽日大橋加固改造工程于2023年4月完工。項目根據陽日大橋病害情況提出了相應處置措施,針對雙曲拱橋這一橋型,首創(chuàng)并應用了雙曲鋼管套拱加固新技術,解決了老齡化雙曲拱橋承載力不足的問題,消除了橋梁的安全隱患,提高了橋梁結構的承載能力和穩(wěn)定性,延長了橋梁的使用壽命,保證了人、車通行的安全性和舒適性。
施工過程中,鋼管套拱加固新增截面均位于主拱圈內部空腔,能夠保證維修加固不改變橋下凈空及過水斷面。在新老混凝土之間,項目通過植筋連接形成整體,螺旋鋼管與新混凝土之間通過栓釘連接形成整體,保證了新老結構協同受力,增強了雙曲拱橋整體性。
項目采用鋼管套拱加固技術將主拱圈改造為整體受力的箱型組合結構,大幅提高了雙曲拱橋的整體性,適用于不同跨徑及布置形式的雙曲拱橋維修加固;通過在主拱圈內部設置螺旋鋼管,降低了混凝土材料的消耗,螺旋鋼管作為受力構件也可承擔部分施工荷載;通過對雙曲拱橋加固新技術的研究應用,能合理延長既有雙曲拱橋使用壽命,降低公路養(yǎng)護管理成本。
盤龍大橋:平移頂升復位解決偏位難題
318國道盤龍大橋是湖北省武漢市黃陂區(qū)跨越府河、連接東西湖區(qū)及中心城區(qū)的重要交通節(jié)點之一,2006年建成通車。2020年7月,盤龍大橋發(fā)現2聯梁板整體下移、變截面箱梁與預制T梁的過渡墩出現縱向近1厘米寬的裂縫,至此,大橋維修加固工程提上日程。
常規(guī)的頂升復位僅適用于梁體的橫向偏位,針對梁體縱向偏位具有受力點受限制、千斤頂同步控制難度大、縱向偏位較大一次頂升無法到位、頂升重量大等特點,項目特制定T梁縱向整體頂升復位。首先在橋墩上架設反力架,為頂推提供作用平臺;而后,設置豎向千斤頂將主梁全部頂起,使支座脫空;接下來用平移頂升復位機構替換原支座,千斤頂卸力,落梁于平移機構上;然后,架設水平千斤頂,梁頭千斤頂加載,推動主梁前移,梁尾千斤頂卸載,釋放前移量。待平移完成后判斷伸縮縫縫寬是否達到預設值,若未達到預設縫寬,則返回步驟二,重復下一進程,直至縫寬達到預設值。
值得一提的是,項目采用的平移頂升復位機構,是通過使用平移機構來承擔原有支座的受力作用,在梁體復位過程中能保持原有梁體受力特性不變,平移機構也能有效承擔梁體的壓力,使得橋梁的縱向移動更加平衡和穩(wěn)定。限位塊的設置還能夠有效避免梁體過度平移,使施工過程可控,保證了橋梁的安全性和穩(wěn)定性。
與其他橋梁位移復位方法相比,盤龍大橋采用的平移頂升復位機構具有更廣泛的適用性。該工藝不受橋型、支座類型和橋梁位移方向的限制,因此可以在更多的情況下應用。此外,該方法的施工過程相對簡單、安全可靠,為橋梁加固工程的實施提供了便利。