滚子河一桥改造工程方案设计.pdf

安徽建筑中图分类号：U445.7+4文献标识码：A文章编号：1007-7359（2023）5-0150-03DOI:10.16330/ki.1007-7359.2023.5.0561引言随着经济的发展，全国交通运输事业迅猛发展，对道路的等级要求也越来越高。但许多旧桥的设计荷载较低，大多数桥面宽度过小，无法满足目前的交通要求。为了解决旧桥的承载能力和通过能力不足的问题，提出两种方案，一是拆除旧桥后重新建桥，二是采取加固措施加宽改造。2工程概况2.1道路现状分析滚子河一桥位于孝感市北京路跨滚子河处、董永北路立交桥西侧，是立交桥建成后东西主线与各向匝道汇合点。由于其贴近天仙路交叉口，故也是交叉口的组成部分。本项目位于北京路，上跨滚子河，西连北京路-天仙北路交叉口，东接董永北路立交桥。图1项目区位图本项目主要是对滚子河一桥以及与桥梁衔接的北京路-天仙路交叉口进行改造。董永立交根据建设需要划分3个标段，分别为董永立交、京广铁路桥扩建和跨黄孝路高架。根据工期安排，计划2022年5月底第一标段建设完成，2022年底实现全线通车。滚子河一桥现状宽 15m，为双向 2车道加人行道，作为北京路和董永北路立交桥的连接段，其功能严重不足。道路横断面布置北京路（主城区段）规划为主干路，现状已按规划红线宽 50m 实施。主线双向6车道，两侧设置辅道。图3北京路标准横断面图北京路下穿汉十城铁段，现状为双向2车道，路基宽度15m。作为立交东西主线与各向匝道交汇段，按交通厅明确的 43m 红线和铁路局同意的路基方案实施。图4北京路下穿汉十铁路段横断面图车道规模和改造范围论证北京路（主城区段）规划为主干路，现状已按规划红线宽 50m 实施。主线双向6车道，两侧设置辅道。北京路下穿汉十城铁段，现状为双向2车道，路基宽度15m。作为立交东西主线与各向匝道交汇段，按交通厅明确的 43m 红线和铁路局同意的路基方案实施。图5改造后道路平面图东西主线、两个转向匝道共 8车道在汉十城铁桥下汇合后接入滚子河一桥，而滚子河一桥贴近天仙路交叉口，可视为交叉口的一部分。为了车道数的前后匹配，也为了交叉口的通畅，滚子河一桥推荐与下穿汉十段保持一致，采用双向8车道。为了规整交叉口的交通组织，滚子河一桥改造范围应扩展至整个天仙路交叉口。2.2桥梁现状分析滚子河一桥位于北京路跨滚子河处、董永北路立交桥西侧，是立交桥建成后东西主线与各向匝道汇合点。由于其贴近天仙路交叉口，故也是交叉口的组成部分。滚子河一桥始建于 1990 年，桥宽15m（双向两车道加上两侧分别1.5m宽的人行道），桥长 60m。上部结构采用320m预制普通混凝土T梁，结构简支桥面连续；下部结构采用墩柱墩台，钻孔灌注桩基础。桥梁荷载等级采用汽-20、挂-100，低于现行城市桥梁设计标准城-A级。桥梁运行多年，整体质量较差，病害较多。2006 年加固过一次，2016 年检测为4类桥并进行了伸缩缝的维修。通滚子河一桥改造工程方案设计危玉蓉，李静，熊诚，陈玉龙，刘学谦（中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北武汉430010）摘要：滚子河一桥位于孝感市北京路跨滚子河处、董永北路立交桥西侧，是立交桥建成后东西主线与各向匝道汇合点。桥梁运行多年，整体质量较差，病害较多。根据现状桥梁评定结果，现状桥梁上部结构承载力严重不足，且不满足防洪要求，故考虑将现状桥梁拆除新建。文章介绍了桥梁的改造方案比选，所选方案的主要结构设计和拆桥方案比选。关键词：改造工程；方案比选；检测评定；桥梁拆除作者简介：危玉蓉（1985-），女，江西南昌人，毕业于中南大学固体力学专业，硕士，高级工程师、注册监理工程师、一级建造师。专业方向：市政道路桥梁设计。图2滚子河一桥桥位示意图交通工程研究与应用150安徽建筑过现场踏勘发现，T梁梁体病害较多，墩台未设置支座且目前桥头设置了限重标志（13t）。图6现状滚子河一桥根据本项目道路改造总体方案，需对现状滚子河一桥进行改扩建。3旧桥检测评定结果为给桥梁改造提供确切技术依据，对现状滚子河一桥进行了技术状况和承载能力检测评定1。3.1技术状况评定梁底无支座，梁肋、翼缘板和横隔板存在裂缝、破损、露筋现象，粉刷层多处破损、脱落；梁底、盖梁、桥台多处存在严重的渗水现象；人行道多处破损、开裂，桥面行车面板存在磨损情况，存在多条横向裂缝；伸缩缝止水带脱落、堵塞；防撞护栏存在破损、开裂情况；排水孔普遍存在堵塞现象。按照“评定标准”的评定方法，经计算确定孝感市滚子河一桥总体技术状况评分为79.6 分，桥梁总体技术状况等级应为3类，根据规范要求应进行中修。3.2承载力评定持久状况承载能力极限状态及持久状况正常使用极限状态的大部分截面不满足规范要求；正截面抗弯承载力最小安全系数仅为0.45；斜截面抗剪承载力验算各片主梁的端部及中部区域均存在抗剪承载力不通过的情况；持久状况正常使用极限状态裂缝宽度验算除梁端外，其余截面的裂缝宽度均不满足规范要求，最小安全系数为仅为0.4。3.3评定结论鉴于该桥实际状况，且改扩建后必将承受更繁忙的交通压力，综上所述，给予以下建议。加固设计单位对原有桥梁结构进行核算，并提出详细加固方案；按需要的通行能力对桥梁结构进行更换、重建。4现状桥梁存在的问题4.1下部结构承载力验算现状桥梁下部采用桩柱式墩台，钻孔灌注桩基础，桥墩盖梁高度1.3m、宽1.4m，桥台盖梁高度 1.2m，桥墩柱径1.2m，柱 间 距 7.6m，墩 台 桩 径 均 为1.5m。根据现状桥梁设计图纸对现状桥梁下部结构承载力及尺寸进行了验算复核，经验算，盖梁承载力不足，盖梁横向1.4m宽度不满足抗震要求，桩基承载力基本满足。图8现状滚子河一桥下部结构构造图4.2 现状桥梁防洪标高复核滚 子 河 50 年 一 遇 防 洪 水 位 为25.545m，根据规范要求，现状桥面最低点高程应不低于 H=25.545m+0.5m(安全高度）+1.3m（梁高）+0.1m（桥面铺装）+7.50.015m（桥 面 横 坡）=27.5575m旧桥西侧桥头位于北京路-天仙路交 叉 口，现 状 桥 面 最 低 点 高 程 为27.08m，不满足防洪要求。4.3 现状桥梁存在的问题根据桥梁检测评定结果和旧桥结构计算分析，旧桥主要存在以下四个方面问题：主梁抗弯、抗剪承载力严重不足；主梁本身各种病害较多；墩台盖梁承载力不足；桥面高程不满足防洪要求，桥梁位于现状交叉口，抬升顺接困难。综上所述，因现状主梁设计荷载等级较低、承载力严重不足、梁体病害较多、维修加固价值不大、桥面标高不满足防洪要求且后期董永立交全线通车后交通量将非常大，若旧桥保留，则考虑将现状桥梁上部结构主梁更换，下部结构盖梁加固后利用。5改造方案比选根据滚子河一桥现状分析及检测评定相关结论，现对滚子河一桥改造提出如下两种方案。5.1方案一：旧桥加固利用，两侧拓宽若旧桥保留，则考虑将现状桥梁上部结构主梁更换，下部结构盖梁加固后利用2，具体改造方案如下。上部结构为了顺接北京路和董永立交，完善交通功能，同时考虑桥跨横向布置的合理性。桥宽拟采用42m，双向8车道，两侧5.5m的人行道和非机动车道，其中现状桥梁改造宽度为 15m，北侧拓宽至11.8m、南侧拓宽至15.2m，现状改造和拓宽新建部分的上部结构通过整体化层和桥面铺装连为整体。下部结构因现状桥梁不满足防洪要求，采用增加截面法将盖梁顶部加高 40cm，以此提高盖梁在桩柱顶端部位的负弯矩承载力；通过盖梁底面粘贴钢板的方法来提高盖梁跨中的正弯矩承载力3；将盖梁侧面帮宽20cm，帮宽后盖梁宽1.6m，以满足抗震要求。南北侧拼宽部分下部结构均采用桩柱式桥墩，盖梁长度分别为 14.94m 和11.54m、盖梁高度为1.6m、盖梁宽度为1.6m、墩柱直径 1.2m、钻孔灌注桩径1.5m。图10方案一标准横断面5.2方案二：旧桥拆除新建现状桥梁跨径布置为320m，为避开现状桥梁位于河床及河堤以下没有拆除的桩基，同时为了减小梁高，满足防洪要求，并为沿河人行绿道提供布置空间，图9现状滚子河一桥桥型立面图图7现状滚子河一桥承载力验算交通工程研究与应用151安徽建筑新建桥梁跨径布置拟采用 416m。为了缩短工期、节省造价，新建桥梁等宽部分尽量选用便于施工的预制结构。根据国内外类似工程经验，16m跨径预制结构优先考虑梁高较底的空心板和矮 T梁。与空心板相比，矮T梁具有后期病害较少，后期修护成本较低的显著优势，故预制结构考虑采用16m预制矮T梁。下部结构采用桩柱式墩台。为了减少桥墩阻水，桥墩布置方向需要和水流方向保持一致，并且和道路中心线的夹角为 75。桥墩盖梁高为 1.3m、宽为1.6m、墩径为 1.1m、桩径为 1.5m；桥台采用桩柱式桥台，盖梁高为1.2m、宽为1.6m、桩径为1.5m。桥面布置为5.5m（非机动车道和人行道）+0.5m（机动车防撞护栏）+30m（主线机动车道）+0.5m（机动车防撞护栏）+5.5m（非机动车道和人行道）=42m。图11方案二标准横断面5.3改造方案比选结果针对上述两种改造方案进行比选（见表1）：方案一虽然造价略低，但从结构性能来看，方案二整体新建，受力较好，方案一新旧桥梁连成一体，新旧桥梁间会产生不均匀沉降，整体受力较差；从施工难易上看，方案一需对桥梁墩台盖梁进行加固，施工工艺复杂，施工工期较长；从桥梁使用寿命来看，方案一墩台盖梁加固后的耐久性及旧桥桩基的安全性都是不确定因素，将对桥梁使用寿命产生很大影响；从对河道的影响来看，方案一墩台方向与水流方向成 15夹角，墩台阻水压缩河道，河道需改造。故滚子河一桥改扩建方案推荐采用方案二，即拆除新建。6拆除方案比选随道城市快速发展，原有的城市基础设施已经无法满足新的城市交通功能要求，特别是城市桥梁由于建设年代较早、规范标准低、病害严重，急需拆除重建。拆桥方案有爆破拆除法、机械吊装与凿除拆除法、机械吊装与绳锯切割拆除法等三种方式4。爆破拆除法直接在桥墩柱上打孔、装药、防护、撤离两侧居民、起爆，桥梁坍塌落地后机械二次破碎、清渣外运。优点：时间短、速度快、安全性高，在很多城市拆除中常被选用。缺点：爆破作业对周围居民的干扰大，防护要求高，粉尘控制难，坍塌时对地下管网影响大。机械吊装与凿除拆除法用风镐将桥梁梁板铰缝凿开分离，然后用吊车将梁板吊装拆卸外运，再对墩柱用机械凿除，机械清渣外运。优点：可以加大机械设备投入，时间短、成本低。缺点：机械凿除时噪声大，扰民严重，粉尘难以控制，环保无法保证。机械吊装与绳锯切割拆除法用绳锯切割分离桥梁梁板板缝和分段切割墩柱，以满足吊装和运输要求。然后用大型吊车吊装拆卸外运，吊车装车外运至弃梁场地处理、回收。优点：用绳锯切割噪声小，用水降尘有利于粉尘控制，扰民少，安全环保；缺点：时间稍长，成本约高。最终确定桥梁拆除采用机械吊装与绳锯切割拆除法。7结语项目主要建设内容为对滚子河一桥以及与桥梁衔接的北京路-天仙路交叉路口进行改造，将现状15m的桥梁拆除重建为 42m 宽的桥梁，配套交安、给排水、照明和绿化等工程，另外涉及到国防光缆、电力电信、铁塔和绿化迁改。本项目重点在于深入分析桥梁现状情况，经过计算分析，并依据桥梁检测评定结果，综合比较确定桥梁改造方案。希望通过本项目能为今后类似工程设计提供参考。参考文献1CJJ/T 233-2015,城市桥梁检测与评定技术规范S.2CJJ/T 239-2016,城市桥梁结构加固技术规程S.3陈国栋,卢稳健.试析公路桥梁加固改造工程中的常用相关技术J.城市道桥与防洪,2017(02):110-113+14.4邵卫红.旧桥拆除施工技术研究J.华东公路,2017(4).表1改造方案比选表序号12345项目项目规模结构性能施工难易程度、工期对河道的影响总投资（万元）方案一 旧桥加固拓宽（15.2m+15m+11.8m）320m旧桥改造900m2，新建1693 m2新旧桥梁结合，结构受力性能较差，耐久性一般。旧桥需加固，新旧桥梁上部结构需形成整体，施工难度大，工艺复杂，工期10个月。全桥桥墩与水流方向夹角达15，阻水河道压缩明显，需改造河道断面2962.51方案二 旧桥拆除新建42m416m拆桥900 m2，新建2791 m2桥梁整体新建，结构受力性能好，耐久性好。拆除旧桥后原位新建桥梁，施工工艺成熟，工期8个月。桥墩顺河流方向布置，阻水行洪影响较小3244.30表2拆除方案比选表比选内容制定专项施工方案安全风险评估施工监理爆破安全评估爆破安全监理公安机关审批进度成本安全防护噪声粉尘扰民影响施工成本结论爆破拆除法可行需要需要需要需要需要快大复杂大大撤离沿街居民大不推荐机械吊装与凿除法可行需要需要无无无中中普通围挡大大大中不推荐机械吊装与绳锯切割法可行需要需要无无无稍长稍大普通围挡小小小稍大推荐交通工程研究与应用152