高速公路预制板桥梁拓宽施工基础沉降及收缩徐变控制_王宾.pdf
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1、36工程机械与维修CONSUMERS&CONSTRUCTION用户施工0 引言随着经济的快速发展,已建高速公路的交通量不断增长,现有道路已经难以满足交通需求,急需进行道路拓宽改建1。当前,国内外已经有较多关于高速公路桥梁拼接方案的研究,但所得结果和经验均是针对某项目而言,在具体实施时存在较大差别,无法直接用于项目设计和施工工作2。从安全角度上考虑时,拓宽桥梁的基础沉降与混凝土的收缩徐变的影响较大,鉴于此,本文针对高速公路预制板桥梁拓宽施工基础沉降与收缩徐变控制进行研究,以期为后续类似项目的桥梁拓宽提供参考。1 基础沉降规律一般情况下,按照时间先后的顺序进行划分时,基础沉降共有 3 个阶段,分别
2、是瞬时沉降Sj、固结沉降Sc、次压缩沉降Ss。在各荷载作用下,基础沉降过程曲线如图 1所示。在桥梁加宽施工时,旧桥已经基本完成基础沉降,要对新桥和旧桥基础沉降差进行控制,需从降低新桥桩基工后沉降变形角度入手。新桥桩基础荷载-沉降曲线如图 2所示。从图 2 可以看出,若控制荷载为设计荷载,则桥梁运营时的新旧桥的最大沉降差,可通过设计荷载下新桥桩基沉降量减去恒载作用下桩基沉降得到。要使新旧桥桩基沉降差得到控制,就需要将最大沉降差控制在容许范围内3。2 基础沉降技术为对新旧桥桩基的最大沉降差进行控制,需对新桥桩基施工时的钻孔4和沉渣进行控制,以确保新桥桩基工后沉降满足要求。除此之外,还可以通过加固地
3、基、增补桩基等方式控制桩基沉降。对比各项控制方法,结合本工程实际,决定通过增大桩长和提前堆载预压的方式,控制桥梁拼宽的基础沉降。2.1 增大桩长沉降控制技术当前已经研究表明,一定条件下,增大桩长可以有效对桥梁拼宽的差异沉降进行控制,但桩长参数还需结合项高速公路预制板桥梁拓宽施工基础沉降及收缩徐变控制王宾(中铁十九局集团第三工程有限公司,辽宁沈阳 110136)摘要:以某高速公路预制板桥梁的拓宽施工为研究背景,从新旧桥梁的沉降差异和收缩徐变差异的角度,提出增大桩径、堆载预压、湿接缝材料选择和新旧桥拼接施工的合理时间等控制措施,为后续类似施工提供参考。关键词:预制板式桥梁;拓宽施工;基础沉降;收缩
4、徐变图1 基础沉降过程曲线图2 新桥桩基础荷载-沉降曲线加荷后经历时间荷载/P沉降沉降CM&M 2023.0137目各项条件进行考虑。通过“Pile 7.2”软件进行桩基沉降计算,所依据理论为建筑桩基技术规范5。计算时仅对新桥的桩基作用进行考虑,而忽略新旧桩基间的相互影响。桩基建模参数为 C30 混凝土,以钻孔灌注桩进行施工。基于初步拟定的桩径,在确保单桩承载力得到满足的情况下,初步计算某高速公路桥梁的桩长如表 1 所示。2.1.1 沉降随桩长变化分析在确保单桩竖向承载力满足的情况下,根据长期效应组合对桩顶反力进行计算,以此作为控制桥梁桩基的沉降荷载,随着不断增长的桥梁桩长,其沉降的变化如图
5、3 所示。限于篇幅,本文仅列出部分数据。从图 3 可以看出:在设计桩顶力作用下,随着不断增加的桩长,除了 B 桥之外,桩基沉降量不断降低。但随着不断增加的桩长,沉降降低幅度不断减小。由此表明,通过增大桩长的方式降低新旧桥差异沉降有明显效果,但两者不存在线性联系,降低沉降的效果也有限。B 桥桩基再2530m 时,其沉降量有所增大,原因在于 B 桥 2530m 的地层有软弱下卧层存在。当软弱下卧层中有桩端作用时,桩端下土层为主要压缩层,因此有较大沉降。30m 以上的地下有相同土层,桩基沉降随着不断增加的桩长而不断减小。A、C、D 桥在确保单桩竖向承载力符合要求时有1.43.0mm 的沉降量,比沉降
6、容许值要小。因此针对该类有着较好地质条件的桥梁而言,在确保桩基承载力得到满足的条件下,可不再增加桩长。2.1.2 沉降随荷载的变化分析B 桥在桩长为 25m 和 35m 时,桩基在不同荷载组合下与仅有恒载作用下的变化如图 4 所示。从图 4 可以看出,当设计桩长一定时,桩基沉降量随着不断增加的荷载而不断变大。在相同的作用荷载下,相比于 25m 桩长的工况,35m 桩长的工况有更大的桩基沉降量。因此若有软弱下卧层出现在桩端下方时,应确定该层厚度和相关状况,并进行沉降分析以确定是否需要将桩长进一步伸长。B 桥在 25m 和 35m 的桩长下,在不同荷载条件下的沉降差如下图 5 所示。从图 5 可以
7、看出,当设计桩长一定时,表 1 新拼宽桥梁桩基参数桥梁名称跨径组合/m墩台类型墩台高/m最大桩顶力/kN桩径/m桩数桩长/mA716柱式墩831301.3222柱式台425851.3220肋式台719001.1416B516柱式墩831301.3224柱式台425851.3221C413柱式墩824851.228D110薄壁墩426501.2220图3 A桥增加桩长桩基沉降变化情况图5 不同桩长随荷载增加时的沉降差变化图4 随荷载变化桩基沉降曲线桩长/m桩基总沉降/mm桩基总沉降/mm桩基总沉降/mm桩基总沉降/mm荷载荷载荷载25m桩沉降变化曲线25m桩沉降变化曲线35m桩沉降变化曲线35m
8、桩沉降变化曲线与恒载左右下的沉降差与恒载左右下的沉降差恒恒恒恒+1/4活恒+1/4活恒+1/4活恒+1/2活恒+1/2活恒+1/2活恒+2/3活恒+2/3活恒+2/3活恒+活恒+活恒+活b 35m桩长a 25m桩长38工程机械与维修CONSUMERS&CONSTRUCTION用户施工表 2 不同荷载下桩基沉降计算结果下部结构类型土层类型桩长/m恒载+活载总沉降/mm不堆载预压三个月/mm堆载预压 1/2 活载三个月/mm恒载沉降剩余沉降恒载+堆载沉降剩余沉降16m 空心板桥墩粉质黏土设计值 2216.28.37.812.14.03112.76.46.29.53.13611.55.85.68.6
9、2.8中砂设计值 276.33.92.35.70.5365.13.11.94.60.4414.62.81.74.20.3粉质黏土设计值 1913.56.86.610.13.313m 空心板桥墩2810.25.25.07.62.5339.14.64.46.82.2中砂设计值 235.33.31.94.80.4324.12.51.63.70.3373.72.21.43.40.2粉质黏土设计值 216.53.43.04.81.610m 空心板薄壁桥台314.72.42.23.51.1354.22.12.03.11.0中砂设计值 252.51.50.92.30.1341.81.10.61.60.139
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