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随着国内经济的高速发展,城市交通量不断增加,许多原有公路现有的通行能力已不能满足需要,亟待拓宽、改建。在桥梁工程改扩建施工中,对于跨径较小,结构较好的桥梁可以优先考虑采用叠合梁法调整横坡。
1. 设计原则
叠合梁计算时考虑二阶段受力。首先,施工阶段,将叠合梁作为二期恒载考虑,验算老板的承载能力,然后在使用阶段将叠合部分与老板作为整体断面共同承受活载,进行承载力、裂缝、挠度验算。
2.叠合梁施工
2.1对于跨径较小的桥梁,采用叠合梁法施工,首先凿除老桥桥面、护栏、安全带,凿除桥面连续,将两侧边板吊离,露出中板的绞缝钢筋,通过与加宽的中板绞接钢筋连接成整体,凿去原墩台帽挡块、耳、背墙和帽梁突出部分,割除外露钢筋并用环氧砂浆封闭,在老桥墩台帽两侧新建加宽部分柱式墩台,新老桥墩台帽之间间距1cm。老桥部分采用叠合梁法调整横坡,最高加铺厚度约为37cm。在施工中,首先对原板面严格凿毛,并清除残碎混凝土,以保证新浇桥面混凝土与老板紧密结合共同受力。在梁板横桥向绞缝附近和板梁中心植入剪力筋,采用Φ12的钢筋,植入深度12cm。纵桥向间距50cm,在调平层较厚的地方每隔20cm,加d=10cm的pvc塑料管以减轻加铺层自重,但需保证塑料管上混凝土最小厚度7cm,管下混凝土最小厚度6cm。经计算表明,老桥经叠合后承载力可达到设计要求。拓宽部分梁板采用同老桥结构的钢筋混凝土板梁,浇筑桥面铺装、护栏、牛腿、搭板,更换伸缩缝。
2.2对于跨径较大的桥采用叠合梁法。首先拆除护栏、安全带,凿除桥面铺装,凿除桥面连续,并冲洗干净,然后在桥孔中搭设支架,支架的强度要足以支撑全部梁板的自重以及叠合的钢筋混凝土的自重,利用“对板楔块”相互挤紧使支架真正抬起全部自重,然后在桥面上布设横向分布钢筋,布设纵向受力钢筋,并且控制好保护层厚度,整体浇筑混凝土。叠合梁面层的纵坡、横坡、标高均按设计图纸要求,经养生后,待混凝土强度达到100%设计强度时再拆除支架。此时结构原有的恒载(叠合梁部分的自重),以及使用中的活载,由叠合后的连续梁承担,充分达到了提高承载能力的目的。
如若叠合前不设支架或支架支撑的不密实,则原结构自重以及叠合部分的自重全部由原简支梁承担,仅使用时的活载由叠合后的连续梁承担,大大影响了叠合的效果,所以支撑好支架是非常关键的。叠合梁法确保施工质量的另一个关键是原桥桥面铺装要敲凿彻底并将预制梁板顶面全部凿毛冲洗干净,使新老桥混凝土紧密结合成整体。
对于单跨的桥梁而言如不采取特殊的措施,所谓的“叠合梁法”,实际上只是增加梁构件截面的高度(准确的说是增加截面的有效高度)来提高梁构件的抗弯能力。
3.采取的特殊措施
特殊措施之一是将桥台的背墙凿低,将叠合部分延伸到搭板位置,形成两端外伸的外伸梁(延伸的长度要适合,要通过计算确定)这一措施相当于将原有搭板在紧靠桥台背墙的一段适当减短,要设计枕梁替代原来背墙上的牛腿来搁置搭板,而延伸部分要替代这一段搭板的作用。这样利用外伸梁的支座负弯矩来减小梁跨中的正弯矩,达到提高承载能力的目的。
特殊措施二是将桥台背墙凿低,将叠合部分向下延伸形成两端铰支且带有向下悬臂的刚架,利用悬臂刚架角点上的负弯矩来减小跨中的正彎矩以达到提高承载能力的目的。
结束语
目前叠合梁法由于充分利用了老桥的梁板,极大的降低了工程造价,作为一种新兴工艺,可广泛推广应用于老桥改造工程中。
1. 设计原则
叠合梁计算时考虑二阶段受力。首先,施工阶段,将叠合梁作为二期恒载考虑,验算老板的承载能力,然后在使用阶段将叠合部分与老板作为整体断面共同承受活载,进行承载力、裂缝、挠度验算。
2.叠合梁施工
2.1对于跨径较小的桥梁,采用叠合梁法施工,首先凿除老桥桥面、护栏、安全带,凿除桥面连续,将两侧边板吊离,露出中板的绞缝钢筋,通过与加宽的中板绞接钢筋连接成整体,凿去原墩台帽挡块、耳、背墙和帽梁突出部分,割除外露钢筋并用环氧砂浆封闭,在老桥墩台帽两侧新建加宽部分柱式墩台,新老桥墩台帽之间间距1cm。老桥部分采用叠合梁法调整横坡,最高加铺厚度约为37cm。在施工中,首先对原板面严格凿毛,并清除残碎混凝土,以保证新浇桥面混凝土与老板紧密结合共同受力。在梁板横桥向绞缝附近和板梁中心植入剪力筋,采用Φ12的钢筋,植入深度12cm。纵桥向间距50cm,在调平层较厚的地方每隔20cm,加d=10cm的pvc塑料管以减轻加铺层自重,但需保证塑料管上混凝土最小厚度7cm,管下混凝土最小厚度6cm。经计算表明,老桥经叠合后承载力可达到设计要求。拓宽部分梁板采用同老桥结构的钢筋混凝土板梁,浇筑桥面铺装、护栏、牛腿、搭板,更换伸缩缝。
2.2对于跨径较大的桥采用叠合梁法。首先拆除护栏、安全带,凿除桥面铺装,凿除桥面连续,并冲洗干净,然后在桥孔中搭设支架,支架的强度要足以支撑全部梁板的自重以及叠合的钢筋混凝土的自重,利用“对板楔块”相互挤紧使支架真正抬起全部自重,然后在桥面上布设横向分布钢筋,布设纵向受力钢筋,并且控制好保护层厚度,整体浇筑混凝土。叠合梁面层的纵坡、横坡、标高均按设计图纸要求,经养生后,待混凝土强度达到100%设计强度时再拆除支架。此时结构原有的恒载(叠合梁部分的自重),以及使用中的活载,由叠合后的连续梁承担,充分达到了提高承载能力的目的。
如若叠合前不设支架或支架支撑的不密实,则原结构自重以及叠合部分的自重全部由原简支梁承担,仅使用时的活载由叠合后的连续梁承担,大大影响了叠合的效果,所以支撑好支架是非常关键的。叠合梁法确保施工质量的另一个关键是原桥桥面铺装要敲凿彻底并将预制梁板顶面全部凿毛冲洗干净,使新老桥混凝土紧密结合成整体。
对于单跨的桥梁而言如不采取特殊的措施,所谓的“叠合梁法”,实际上只是增加梁构件截面的高度(准确的说是增加截面的有效高度)来提高梁构件的抗弯能力。
3.采取的特殊措施
特殊措施之一是将桥台的背墙凿低,将叠合部分延伸到搭板位置,形成两端外伸的外伸梁(延伸的长度要适合,要通过计算确定)这一措施相当于将原有搭板在紧靠桥台背墙的一段适当减短,要设计枕梁替代原来背墙上的牛腿来搁置搭板,而延伸部分要替代这一段搭板的作用。这样利用外伸梁的支座负弯矩来减小梁跨中的正弯矩,达到提高承载能力的目的。
特殊措施二是将桥台背墙凿低,将叠合部分向下延伸形成两端铰支且带有向下悬臂的刚架,利用悬臂刚架角点上的负弯矩来减小跨中的正彎矩以达到提高承载能力的目的。
结束语
目前叠合梁法由于充分利用了老桥的梁板,极大的降低了工程造价,作为一种新兴工艺,可广泛推广应用于老桥改造工程中。