砼連續(xù)箱梁調(diào)坡頂升工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

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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(jià)節(jié)省、廢棄工程少、社會(huì)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(diǎn)介紹了調(diào)坡頂升在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要注意的要點(diǎn)、難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：橋梁調(diào)坡頂升；環(huán)境影響；社會(huì)影響；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

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(gè)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(duì)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(shí)間較短，運(yùn)營狀況良好，拆除造成了較大的社會(huì)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(duì)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(diǎn)介紹該類工程在設(shè)計(jì)過程中的要點(diǎn)。

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(tái)基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用公路-I級(jí)，設(shè)計(jì)速度80km/h。該段橋梁投入運(yùn)營時(shí)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(shí)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(tái)位置橋梁頂升高度達(dá)8.915m。

二、橋梁調(diào)坡頂升設(shè)計(jì)

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(jì)單位收集橋梁結(jié)構(gòu)竣工圖和設(shè)計(jì)圖，重點(diǎn)了解現(xiàn)狀橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是否滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于不滿足現(xiàn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的橋梁，根據(jù)對(duì)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(diǎn)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(duì)有改擴(kuò)建需求的橋梁，視其拼寬方案是否對(duì)既有結(jié)構(gòu)的影響程度，以確定對(duì)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(diǎn)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(duì)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(píng)定等級(jí)，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(duì)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(dòng)靜載荷載試驗(yàn)、混凝土強(qiáng)度、裂縫寬度、深度觀察，應(yīng)對(duì)橋梁進(jìn)行評(píng)定。評(píng)定結(jié)果需檢測單位出具有效的評(píng)估報(bào)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(diǎn)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(duì)交通組織影響及改建時(shí)間對(duì)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(shí)的重要理念。（5）社會(huì)影響。相對(duì)于橋梁頂升的方案就是拆除重建，因此對(duì)重要橋梁、重要區(qū)域橋梁抬升改建社會(huì)影響是必須要考慮的重要因素。（6）工程造價(jià)。相對(duì)于拆除重建橋梁頂升工程投資將大幅下降，工程造價(jià)是應(yīng)該考慮的重要因素。

3．設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）橋梁結(jié)構(gòu)驗(yàn)算根據(jù)檢測報(bào)告，重點(diǎn)對(duì)現(xiàn)狀橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算。建議分別采用原設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)和新建橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)結(jié)構(gòu)安全性進(jìn)行驗(yàn)算。對(duì)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(diǎn)位置不變，會(huì)涉及到橋梁跨徑較原設(shè)計(jì)變化，應(yīng)增加該變化帶來的結(jié)構(gòu)驗(yàn)算內(nèi)容。（2）總體設(shè)計(jì)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(duì)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(duì)利用結(jié)構(gòu)按原設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行驗(yàn)算。2）橋梁平、縱設(shè)計(jì)平面設(shè)計(jì)：對(duì)于調(diào)坡頂升，在平面設(shè)計(jì)時(shí)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(duì)平面設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容的影響。縱面設(shè)計(jì)：調(diào)坡頂升后，頂升橋梁與老橋之間會(huì)形成折點(diǎn)，縱斷面的設(shè)計(jì)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(jì)時(shí)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(diǎn)設(shè)計(jì)1）支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理設(shè)計(jì)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(diǎn)宜設(shè)置在橋梁支點(diǎn)附近，盡量減少對(duì)縱梁整體受力體系的改變。2）墩柱接高設(shè)計(jì)墩柱接高設(shè)計(jì)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(duì)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(tái)改橋墩設(shè)計(jì)對(duì)于落地橋梁的頂升，需對(duì)既有橋梁的橋臺(tái)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，完成橋臺(tái)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)空間較小；且橋臺(tái)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(tái)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(tái)。橋臺(tái)的設(shè)計(jì)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(shí)序等等問題。4）橋面鋪裝設(shè)計(jì)對(duì)于調(diào)坡頂升后，頂升橋梁與老橋之間會(huì)形成折點(diǎn)，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(jì)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(jì)由于調(diào)坡段橋梁鋪裝的加厚，會(huì)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(shí)際情況，進(jìn)行加高設(shè)計(jì)。6）現(xiàn)狀橋梁裂縫處理頂升前，應(yīng)根據(jù)橋梁檢測報(bào)告，梳理既有橋梁裂縫發(fā)展情況，對(duì)于影響結(jié)構(gòu)安全的超限裂縫在頂升過程中應(yīng)重點(diǎn)觀察。在頂升完成后，采用合理方式對(duì)裂縫進(jìn)行封閉處理。（4）其他細(xì)部設(shè)計(jì)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(huì)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(duì)梁端預(yù)應(yīng)力封錨及鋼筋造成影響的前提下，對(duì)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(shí)，橋梁上部結(jié)構(gòu)已就位于設(shè)計(jì)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(jià)、減少廢棄工程、降低社會(huì)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(jì)，應(yīng)遵循方案比選和確立→平縱設(shè)計(jì)→關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)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(jì)。本文依托某工程頂升實(shí)例，對(duì)橋梁調(diào)坡頂升的設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了梳理分析，望對(duì)其他類似工程相關(guān)設(shè)計(jì)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(jì)研究院