混凝土T型梁桥旧桥整体抬高技术探讨

　　【摘要】钢筋混凝土或预应力混凝土T型梁桥,在我国公路桥梁建设中曾得到广泛运用。本文提出了一种方便易行,安全可靠的混凝土T型梁桥旧桥整体抬高技术和施工方法。此法可使桥梁在结构和自重基本不变的情况下,满足改建后路线高程的设计要求，具有很好的推广应用价值。
　　【关键词】混凝土T型梁桥,旧桥整治,研究
　　在旧路改造过程中,为了充分利用原有路基,并不破坏其路面基层原有强度,常采用在原路面上增加路面结构层的设计方案。这样改造后的公路路面标高比原路面标高将提高20～50cm。路面高程的提高对于新建桥梁不存在问题,但对于经技术评定后仍可以利用的原有桥梁,则存在一个如何提高桥梁高程,满足路线与桥梁衔接要求的问题。钢筋混凝土或预应力混凝土T型梁桥,在我国公路桥梁建设中曾得到广泛运用。因此在公路改造过程中,如何提高此类桥梁的高程将是经常遇到的问题。以往提高桥梁高程的做法有增加桥面铺装厚度,或在桥梁两端一定范围内设置纵坡来调整路线高程。由于路面高程提高较多,增加桥面厚度会使桥梁恒重增加过多，而在桥梁两端设置纵坡,会使新建路面结构不易达到设计要求,并且增加了施工难度。本文通过理论分析和工程实践,对旧桥改造利用中整体抬高混凝土T型梁桥的技术和方法进行了研究。
　　一、工程概况
　　研究工作紧密结合国道311公路许昌市境内蜜蜂张桥的改建工程进行。此桥原由两座独立的桥梁组成,路南侧为2孔跨径22.4m的预应力混凝土简支T梁桥,桥宽8m,共有8片主梁，路北侧为2孔跨径20m,带有斜撑的板桥。经检测评定,路北侧的板桥损坏较严重,承载能力不足,故决定在改建工程中拆除，而路南侧的T型梁桥基本完好,具有足够的承载能力,可以改造利用。由于改建后的国道311公路路基宽度为26m,路面高程普遍提高30cm左右,因此采用了在原预应力混凝土T型梁桥两侧分别加宽4m和14m,桥型为2孔20m预应力混凝土简支空心板桥,桥面标高与改建后的的路面标高一致，并将原有T型梁桥桥面标高提高25～32cm的设计方案。这样如何提高原有混凝土T型梁桥桥面标高的工作,成为整个改建工程的关键。
　　二、T型梁桥整体抬高技术研究
　　改造利用的旧桥为预应力混凝土简支T型梁结构,每孔由4片T型梁组成。主梁与主梁之间通过预埋在行车道板和横隔梁中的钢板焊接连接,再通过现浇桥面铺装,使4片T型主梁连成整体,以便在车辆荷载作用下,各主梁能够更好地共同受力。由于主梁之间接缝处的强度和刚度,相对预制T型主梁本身的强度和刚度要低得多。因此,在进行桥梁整体抬高时,如何保证桥跨结构中各主梁能够同步地提高,进而保证桥跨结构的整体性,是本项目研究的技术关键。下面是桥梁整体抬高过程中可能出现的关键问题:
　　1、桥跨结构抬高方法的选择
　　通过对桥跨结构的现场勘察,提出了若干抬高桥跨结构的方案,通过分析比较确定采用多台千斤顶,在各片主梁下同步顶升的方法,进行桥跨结构的整体抬高。具体步骤为:用千斤顶在各T型主梁两端靠近支座处同时顶升,当桥跨结构整体达到施工所需要的高度以后,拆除原有旧支座;在桥台台帽和桥墩盖梁上加设预制钢筋混凝土垫块,并放置新的橡胶支座，然后使桥跨结构同步下降,回落到设在垫块上的支座上,从而完成桥梁整体抬高,使桥面标高达到所需要的设计高程。
　　2、千斤顶支承点的设置
　　在采用多台千斤顶同步顶升桥跨结构时,不仅要求各千斤顶在同一时间内行程一致,各千斤顶还必须有坚实的支承。否则,当某个千斤顶因支承点基础下沉时,将会破坏各主梁的同步上升,从而造成桥跨结构的损坏。根据蜜蜂张桥两端桥台均在河岸上,中间桥墩在河中的具体情况,采用了两桥台旁千斤顶支承采用方木扩大基础，桥墩处利用盖梁设置骑跨式千斤顶支架的方案。这样可以避开在河中淤泥上设置千斤顶支承的不利情况,确保各千斤顶在工作时有坚实的支承而不发生沉陷。骑跨式千斤顶支架见图1。
　　3、千斤顶吨位的确定
　　利用千斤顶进行T型梁桥同步顶升时,所使用千斤顶的吨位需仔细确定。两孔桥跨结构,由8片主梁组成,加上桥面铺装,总重力3200多N。如果每片主梁在梁两端各放置1台千斤顶,全桥共需16台千斤顶,每台承重200N左右。为了防止在桥跨结构同步顶升过程中,某台千斤顶控制不当,行程过多而造成桥梁结构损坏,实际中选用了吨位较小的320N液压千斤顶。这样配置时,全桥顶升能力既有一定的余量,同时由于单台千斤顶吨位有限,又不会因某台千斤顶冒进而损坏桥跨结构的整体性。
　　三、施工技术方案及实施
　　T型梁桥整体抬高方法研究确定后,为使蜜蜂张桥整体抬高顺利实施,特制定了一套切实可行的施工技术方案,用于现场指导施工操作,方案具体如下:
　　1、顶升用千斤顶支承的扩大基础处理及骑跨式千斤顶支架的加工制作与安装。扩大基础要求平整夯实,方形垫木要求坚实平稳，骑跨式千斤顶支架要求严格按设计尺寸加工,以保证各钢筋受力均匀,接头焊缝要符合规范要求,支架安装到桥墩盖梁上以后,应使56号工字钢横托梁水平,并在盖梁两侧高度基本一致。
　　2、准确安装千斤顶到位。要求每台千斤顶的工作位置距梁端的距离相等，并在主梁底部的轴线处,避免偏心放置造成受力不匀。
　　3、对千斤顶进行试压标定。在正式进行同步顶升前,对全部千斤顶进行顶升试压,此时并不将主梁顶起,目的是检验千斤顶性能。反复数次,同时消除千斤顶支承的部分变形。
　　4、主梁顶升过程严格要求同步进行。根据路面高程要求,全桥平均需抬高28cm,施工中计划分多次逐步进行桥跨结构的顶升,顶升过程要求同步进行。每次顶升后,及时垫上保险块,以防千斤顶发生故障,造成主梁下落而损坏桥跨结构。每次顶升后进行各桥台面或桥墩盖梁面到主梁底部的高程测量,如有偏离,及时纠正,确保各主梁同步抬高。
　　5、为防止主梁底部局部受压损坏,顶升时必须在主梁底部加垫30mm厚钢板,以分散千斤顶对主梁底部的局部压力。
　　6、预制钢筋混凝土垫块及支座安装。当桥跨结构被抬高到施工要求的位置时,凿去旧支座,凿毛墩台上垫块位置的混凝土表面,并冲洗干净;然后抹一层5mm厚的环氧砂浆,将垫块安放到预定位置,调整到设计标高。经过24h后,放置板式橡胶支座,准备落梁。
　　7、落梁过程仍要求同步进行。落梁前首先松动保险块,留出2～3cm的空隙,各千斤顶同时放油,使整个桥跨结构同时下落,然后关闭油阀。如此反复进行数次,直到整个桥跨结构同时完全地落在橡胶支座上,完成桥梁整体抬高施工。利用本文所研究的施工技术和方法,在蜜蜂张桥的改建施工中,将原有的2跨预应力混凝土简支T梁桥,成功地抬高到新建路面的设计高程。抬高后的T型梁桥跨没有任何损伤,结构整体性完好,证明本文所提出的旧桥整体抬高技术和方法是完全可靠,切实可行的。国道311公路改建通车后,交通流量增大,车辆荷载等级提高,但蜜蜂张桥从1997年8月通车至今,运营情况良好,达到了预期的使用效果。实践证明,旧桥整体抬高具有造价低,工期短的优点。如果蜜蜂张桥采用拆除T型梁旧桥,重建新桥的方案,则至少需投资65万元,工期需3个月;而采用旧桥整体抬高方案,只花费了13万元,工期仅18d。相比之下,工程造价降低了75%,工期缩短了80%。由此可见本文所提出的T型梁桥旧桥整体抬高技术具有很好的推广应用价值。
　　四、结论
　　本文提出的混凝土T型梁桥旧桥整体抬高技术与施工方法,在公路旧桥改造利用工程中是切实可行的,此法可使桥梁在结构和自重基本不变的情况下,满足改建后路线高程的设计要求。本技术和方法所需设备简单、易于操作,无需特殊设备和材料,容易为施工人员所掌握,施工中安全可靠。采用骑跨式千斤顶支架作为顶升用千斤顶的支承,使施工不受河水涨落及软土地基条件的限制和影响,并避免了复杂的支架施工。采用此项桥梁整体抬高技术,可以使工程造价降低75%,缩短施工工期80%。如将其推广使用,将会在我国公路旧桥改造利用工程中产生明显的经济效益和社会效益。