超载道路环境空心板问题探析范文

本站小编为你精心准备了超载道路环境空心板问题探析参考范文，愿这些范文能点燃您思维的火花，激发您的写作灵感。欢迎深入阅读并收藏。

1工程概况

广深高速公路自1997年建成通车后，在沿线市镇及周边地区，迅速形成一条高速经济带，随着道路沿线经济迅速发展，区域路网不断完善，广深高速公路的交通量增长迅猛。目前，太平立交～五点梅立交段交通量已达14.36万辆/日，其通行能力已趋饱和，因交通事故或养护维修占用行车道造成的交通拥挤和堵塞现象时有发生，服务水平下降，面临巨大交通压力。因此，广深高速公路有限公司决定对太平至五点梅路段主线车道进行扩建，路线长约3.5km，其中桥梁长1527.5m。原桥面为双向六车道设计，拓宽后为双向十车道。

2旧桥梁现状

广深高速太平立交至五点梅桥梁段上部结构为预应力混凝土空心板、I型梁、框架式桥和钢筋混凝土实心板。下部结构采用现浇钢筋混凝土盖梁、桥墩分双墩柱、三墩柱和四墩柱，打入桩和钻孔灌注桩基础。其中，上构以空心板梁为主，分6.6m、10m、15m、16m、20m等多种跨径。

3桥梁拼接方式选择

3.1上下均不相连拼接方式

上下部均不连接的方式是指桥梁的下部结构分离，而上部结构的主梁部分也分离的一种新旧桥拓宽连接方式，但新旧桥桥面铺层装有一定程度的连接，连接主要形式有［1］:①采用沥青和木条填充;②采用桥面连接;③采用钢板包边;④采用纵向伸缩缝连接。其中第①种、第②种连接方式耐久性差，导致后期养护困难，目前极少采用。而钢板包边的拓宽形式容易造成车辆高速行驶下的侧滑，导致交通事故，所以不适合高速公路桥梁的拓宽。方式④的纵向伸缩缝能利用自身构造很好地适应新旧桥主梁间的纵向和竖向变形差，使新旧桥变形平顺过渡，优化行车条件，但其造价和日常养护较高［2］。

3.2上下均相连的拼接方式

上下部结构均连接的方式是指将桥梁的下部结构，主要桥墩、盖梁等，以及上部结构主梁都进行连接，因此采用这种方式连接有效、可靠、整体性强，但是在新旧桥不均匀沉降的作用下，下部结构的帽梁、系梁和桥台连接处易产生裂缝，而且上部结构的连接缝处也比较容易产生裂缝。因此，只有在地基条件好、新桥沉降可以有效控制的情况下可以采用这种连接方式。常用的下构连接方法有植筋连接、设置角钢连接等［3］。

3.3上连下分的拼接方式

上部结构连接，下部结构不连接的连接形式是目前高速公路连接中比较常用的连接方式［2］，其下部结构相互独立，而上部结构的主梁通过各种方式进行比较强的连接，使其既能适应比较大的新旧桥不均匀沉降，又具有比较好的耐久能力，是一种较理想的桥梁拓宽连接方式。因此，在广深高速太平立交至五点梅桥梁段拓宽工程中，采用这种桥梁拼接方式。

4空心板拼接方式

主要考虑了以下5种拼接方案:

4.1方案一

采用现浇绞接缝与旧桥相连接。首先拆除旧桥防撞栏，将旧桥空心板边缘约50cm范围内桥面铺装及整体化凿除，保留原结构钢筋。凿除原边板翼缘的混凝土，露出翼缘钢筋。新拼接桥的内侧边板的翼缘不预制，保留翼缘预制钢筋，新旧板之间翼缘采用现场浇筑C50微膨胀钢纤维速凝混凝土湿接铰缝方式连接，见图1。

4.2方案二

本方案采用现浇湿接缝与旧桥刚性连接。首先拆除旧桥防撞栏，将旧桥空心板边缘约50cm范围内桥面铺装及整体化层凿除，保留原结构钢筋。凿除原边板翼缘的混凝土，露出翼缘钢筋。新拼接桥的内侧边板的翼缘不预制，保留翼缘预制钢筋，新旧板之间翼缘采用现场浇筑C50微膨胀钢纤维速凝混凝土刚性湿接缝方式连接，

4.3方案三

切除旧桥边板翼缘，凿出旧桥侧伸缩缝槽口，保留原结构钢筋，并植入伸缩缝锚筋;在新空心板上预留伸缩缝槽口、预先埋置锚筋。安装伸缩缝，再浇筑C50微膨胀钢纤维的槽口混凝土。连接示意图参见图3。

4.4方案四

本方案采用绞缝与桥面整体化层共同连接。首先拆除旧桥防撞栏和边板挑臂，在旧桥空心板边缘植入N1、N2钢筋，新桥则预埋。预制梁浇筑后不小于180d，待收缩徐变基本完成，再进行新旧桥横向连接。施工前先将旧桥边缘50cm范围桥面铺装凿开，放置N3、N4钢筋，再在铰缝内及凿开的整体化层内浇筑C50微膨胀钢纤维混凝土，

4.5方案五:

本方案采用横梁与整体化层及桥面铺装共同连接。横梁宽度为50cm，每2m设置一道。施工前首先拆除旧桥防撞栏，将旧桥空心板边缘约88cm范围内桥面铺装及整体化植凿开，在设置横梁位置进行植筋，新桥则预埋。新桥架设一年后，待新桥收缩徐变基本完成，再进行新旧桥横梁钢筋连接，整体化层钢筋连接，在新旧桥横梁及凿开的整体化层内浇筑C50微膨胀钢纤维速凝混凝土，见图5。

5方案比较

方案一，为现浇悬臂板铰缝与旧桥连接，该方案优点是新建部分空心板梁与原桥空心板梁之间的变形协调性较好，全桥整体性较好，新旧桥受力相互影响较小，施工简单、方便、施工费用较低;并且可以通2011年第6期黄沛聪:超重交通环境下的高速公路空心板拼接的关键问题分析—11—过调整现浇段的宽度解决新板与原板拼宽设计的横向误差。缺点是若新旧桥变形差或者位移差过大时，可能会导致桥面反射开裂，但裂缝比较规则，不会明显影响使用效果。方案二，为现浇悬臂板刚性连接，其优点是施工简单、方便。缺点是新旧桥受力相互影响较大，若新桥沉降对旧桥边板不利，刚接的翼缘下缘配筋不够，对拼接时间及施工质量要求高，新旧桥位移差及活载作用下导致翼缘板出现正弯矩，后期可能导致不规则发射裂缝。方案三，为伸缩缝连接，其优点是在跨径较大、联长较长及错孔处较为合适，且施工简单、方便;缺点是新旧桥处会产生较大挠度差出现，影响行车安全性，影响路面美观，横向整体性较差，纵向伸缩缝较长，引起驾驶人情绪焦虑压抑，容易造成安全隐患。伸缩缝连接造价较高，更换周期短，社会影响大。方案四，为绞接，该方案优点为新旧桥整体性好，施工较为方便。缺点为拼宽的内中板分别位于新旧墩(台)上，墩(台)不均匀沉降使该板在墩(台)的工作缝处受剪，易产生裂缝，并且1#、2#钢筋植筋很难实现，容易损伤原结构。方案五，为刚接，该方案优点为横向连接刚度较大，连接较牢固，能有效避免纵缝，对行车影响较小。缺点为改变原桥边板的受力模式，新旧桥受力相互影响大，若新桥沉降，则导致原桥边板受力过大，无法承受;植筋极易损伤原结构，钢筋植入深度不够，下缘的钢筋不能受力，并且本方案的施工难度较大，造价较高。综上所述，采用施工简单、方便、施工费用较低的方案一是比较合适的，即绞缝与旧桥连接。

6桥梁拓宽纵向接缝施工工艺

6.1交通组织

主要措施有以下几点:

(1)当空心板梁架设完，桥面铺装施工到一定程度再进行新旧桥面拼接工作。需预先对施工段内的硬路肩进行封闭，确保旧防撞栏破除以及行车的安全。

(2)在保证工程进度、质量的情况下，应本着占路时间最短、占用道路面最少、影响交通最小的原则制定交通组织方案，影响交通比较大的工序必须安排在交通低峰时间(0～6点)进行。

(3)拼接缝施工前临时封闭与拼接缝相邻的慢车道，并视情况封闭快车道，同时对施工范围的车辆进行限速60km/h，且与封闭车道相邻的车道限制重车40t。

(4)在施工范围以外3km开始设置交通安全标志，标志牌的内容和范围要具体、醒目、明确。

6.2混凝土材料选择在进行合理交通组织的情况下，用于拼接部位的混凝土采用C40早强型钢纤维补偿收缩混凝土，钢纤维掺量为50kg/m3，并掺入适量UEA外加剂，使其具有快硬早强、低收缩，微膨胀的特点，满足施工与后期质量需要。

6.3相邻空心板高差控制措施

(1)旧桥加固。对加宽段的桥梁使用情况进行调查，并根据病害情况进行裂缝修补、裂缝封闭、支座更换、粘贴钢板等。特别是对于旧桥桩基桩头松散或胶接差、设计沉降大于10cm、相对沉降大于5cm的桩基础，采用钻孔灌注桩加承台的方式替换旧桥受力结构，减少旧桥的沉降。在拼接施工之前，必须完成旧桥的加固后才能进行新旧桥拼接施工，即按“先加固后拼接”的原则进行。

(2)控制预制梁的拱度和架梁时间。因先张法施工无法设置反拱，为了保证桥梁的平整及行车舒适，避免反拱导致空心板整体化层跨中偏薄，可将预制梁降低1cm左右安装。所有预应力空心板梁存梁时间不宜大于60d，应尽快架设，否则会产生过大的上拱度。

(3)在桥跨中间增加临时支撑。在跨中设置一个临时支撑，可以降低挠度差92%，在距离两端1/3跨径处设置两个临时支撑，可降低挠度差93%［4］。由于旧桥下为平地，交通及施工比较方便，可以采用跨中增加临时支撑的方法减少拼接时新旧梁的挠度差，保证拼接缝的施工质量。

(4)将纵缝分段分时浇筑。对于20m空心板，可采用4m∶12m∶4m分两阶段浇筑拼接缝。两阶段浇筑方案可以减少相邻空心板挠度差51%，是最简单易行的有效措施［4］。

(5)接缝施工尽量晚上车流量少的凌晨1点至6点进行，将车辆震动对接缝施工质量的影响降到最低。

(6)所有接缝尽量推迟到通车前一两周施工，尽量延长新桥加载时间，减少拼接后新旧桥的沉降差。

6.4沉降控制措施

一般来说，嵌岩桩的沉降较小，故此，在本工程设计中基本上采用嵌岩桩，并要求桩基础应进入单轴抗压强度Ra大于15MPa的微风化岩石，入岩深度不小于2.0D，且桩底持力层3D以下周围岩石较完整。施工中，采用旋转钻机施工，不得使用冲击钻孔成孔，并严格控制桩底沉淀厚度小于3cm。在新建桥桥面整体化层浇筑完成，并达到设计强度以后，在新建桥面上采用砂袋堆载预压一段时间(等效载荷为10cm的桥面沥青混凝土铺装、护栏和1/4活载)，待沉降较稳定，卸载后才浇筑连接部分的混凝土，最后浇筑桥面沥青铺装及护栏。新桥的基础沉降在荷载作用的初期发展很快，后期沉降很小，所以，在完成新桥桥面混凝土现浇层施工后，拼接部位的湿接缝暂缓施工，使新桥有一定的自然沉降和混凝土收缩徐变时间，该时间控制在半年以上为宜。另外，桩底灌浆［5］也是控制桩基沉降的一种有效措施。

6.5沉降观测

在新桥桩基础施工前，建立旧桥的沉降观测系统，并与后期新桥的沉降观测连成网络，建立完善的新旧桥沉降观测网，并进行专业分析，发现问题及时处理，为桥梁拼接施工选取适当时间。

7结语

对于不中断交通的高速公路空心板梁拓宽拼接技术，可以通过以下两方面的措施减少新旧桥沉降差，从而减少空心板拼接缝病害，达到保证拼接缝质量的目的:①设计方面:选取上连下分的桥梁连接方式、旧桥先加固后拼接、现浇悬臂板绞缝与旧桥连接、选择合适的接缝混凝土材料、采用嵌岩桩、加大桩长、控制桩底沉淀厚度、桩底灌浆等;②施工方面:采用旋转钻机施工、新桥加载、交通管制、湿接缝暂缓施工、桥跨中间增加临时支撑、纵缝分段分时浇筑、接缝晚上施工等。