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桥梁拓宽改造加固设计研究

摘要:随着城市化进程的不断加快,市政公路改造工作势在必行,其中最主要路段便是桥梁工程,为了最大限度保证市政桥梁改造施工的顺利进行,拓宽加固设计就应具备一定科学合理性特点,进而便于提出相对完善的加固方案,为桥梁运行的安全稳定性提供良好保障。以某省桥梁拓宽加固改造施工为例,针对桥梁拓宽改造设计展开针对性研究分析,从而积极实施有效加固措施,保证人们出行安全可靠。

关键词:悬臂挑梁;桥梁拓宽加固;市政工程

随着社会经济水平的不断提高,人们生活质量也得到了一定提升,同时也促使城市交通行业也更加繁忙,导致城市交通荷载承受巨大压力,大多数市政桥梁建筑工程已逐渐无法满足现今城市的实际交通需求。在这种情况下,桥梁拓宽改造加固设计工作就必须提上日程,即在原有桥梁建筑基础上,展开一系列施工加固手段,如预应力施加、黏贴钢板等,进而不但能极大提高桥梁实际承载力,还能充分保证桥梁结构的安全性和稳定性,从而为人们出行提供良好保障。

1关于市政桥梁拓宽加固设计类型分析

1.1悬臂挑梁。通常来说,在进行市政桥梁拓宽加固设计时,如果采用悬臂挑梁设计方式,那么对原有桥梁建筑结构实际承载能力便应提出严格化标准要求,让其达到某种规定状态方可,只有这样才能顺利开展悬臂挑梁施工[1]。同时根据相关调查显示,悬臂挑梁形式的拓宽加固是可以在原有桥梁主结构上直接展开拓宽改造工程的,如可借助黏贴钢板手段来有效加固原有桥梁建筑结构,让其达到标准承载要求,并且该种加固方式对桥型自身并没有太大局限,无论是拱形桥梁结构还是梁式桥梁结构都可采用悬臂挑梁加固手段,从而顺利实现桥梁拓宽加固目标,悬臂挑梁结构示意见图1。1.2原有桥梁与加宽位置的连接加固。通常在市政桥梁建筑结构进行拓宽改造时,桥梁部分桥面板需要始终与原有桥梁连接在一起,而对于拓宽加固的桥梁下方位置来说可进行单独分离设计,这样一来不但能充分满足桥梁桥面宽度实际需求[2],还能在不增加原有桥梁实际承受荷载的基础上对其有效展开加固工作,极大提升其安全性能,见图2。1.3单边加固。基于现阶段实际情况来看,如果市政桥梁结构承载力较差,那么可采取拓宽加固中的单边加固手段来改变这一现状,进而对其展开单侧改造工作,让其处于正常交通运行状态。然而需要注意的一点就是由于单边加固极为容易受到外界环境影响,因而在对其具体开展改造工作时一定要充分考虑到市政桥梁结构实际连接需求,防止桥梁结构本身出现任何问题,实现单边加固最佳效果,见图3。

2市政桥梁拓宽加固设计原则和设计原理分析

2.1市政桥梁拓宽加固设计原则。通常在对市政桥梁结构展开拓宽加固设计时,首先需要考虑的便是是否可能会对周围管道线路等设施产生影响破坏,并且在此基础上还要提出科学详细的设计方案,对桥梁拓宽加固设计展开深入化的分析探讨[3]。同时在桥梁拓宽加固方案具体落实时,相关工作人员还要严格按照方案标准规定进行操作,防止周围管道线路出现破裂损坏现象,再加上拓宽加固施工属于半封闭施工模式,因而要保证来往交通车辆处于正常行驶状态,避免出现交通堵塞情况。此外,市政桥梁拓宽加固设计要尽可能以简单化为主,在对原有桥梁建筑结构不产生任何破坏的基础上,通过双侧拓宽或单侧拓宽手段来最大限度降低拓宽加固成本费用,而在原有桥梁和新桥连接处还要尽量保证材料使用达到一致标准,防止因材料性能存在差异较大而出现严重沉降问题,但如果原有市政桥梁结构自身存在缺陷较大,那么就不能采取单侧拓宽或双侧拓宽方式,而是需要对拓宽位置实际地基承重力展开合理约束控制,有效结合施工线路实际运行情况,从而充分保证市政桥梁拓宽加固方案实施的安全可靠性[4]。2.2市政桥梁拓宽加固设计原理。通常来说,市政桥梁拓宽加固设计原理可具体划分为2点内容:主动加固和被动加固。其中主动加固具体是指借助补强材料的添加来极大扩大桥梁结构横截面积,进而有效提升其实际承载力;而被动加固则是指通过预应力增加来扩大桥梁承载力储备容量,从而在原有桥梁荷载不发生任何变化情况提升其安全储备性能。具体阐述如下:(1)主动加固设计原理。基于市政桥梁角度来说,主动加固设计原理就是将加固性材料融入到桥梁结构性能较为薄弱位置,其中最常见加固性材料包括黏贴钢板、黏贴高强度复合纤维及补焊钢筋等,在具体实施上述加固措施时还要有效解决实际情况展开深入分析,特别需要注意的一点就是,需要对市政桥梁结构中的各个部位受力情况和带载加固展开重点研究探讨,极大提升桥梁实际承载水平。除此之外,需要将桥梁可能出现的变形情况放在重点位置,一旦其发生变形不但会极大降低桥梁承载性能,还会致使拓宽加固效果相应减弱。(2)被动加固设计原理。市政桥梁被动加固设计原理即为借助预应力的增加来彻底改变以往桥梁受力情况,进而促使其安全稳定性能能够得到有效提升。由此可以了解到,在对市政桥梁展开被动加固设计时,一定要先在原有桥梁适当位置进行预应力的增设,让其承受一定压力影响,从而借此来扩大原有桥梁的安全储备,达到拓宽加固最佳效果[5]。

3市政桥梁拓宽改造加固设计要点分析

3.1加固方法选择。根据相关调查数据显示可知,市政桥梁加固手段主要包括2种:上部结构加固和下部结构加固。其中上部结构加固中主要涉及到的加固方法主要有以下几种:黏贴外包钢加固、喷射混凝土加固、预应力施加加固、结构受力体系合理优化加固及截面增大加固等;而下部结构加固则包含护套加固、钢筋混凝土套箍加固、桩基增加加固及扩大桥梁基础加固等,上述所有加固方法均能有效提升市政桥梁结构强度和实际承载能力,因而这就需要工作人员在进行方案选择时,能够充分结合不同施工现场实际周围环境及相应标准要求来合理选择,从而为市政桥梁拓宽改造加固工作的顺利进行创造良好条件。以某省市政桥梁拓宽改建加固工程为例,该桥梁自投入使用开始到目前为止已有十余年,原有桥梁结构属于三跨简支梁类型,三跨分别是15m、25m、15m,以钢筋混凝土结构为主,若对其展开拓宽改建施工就需要将原有桥梁宽度由35m加宽到54m左右,并且在具体设计前,还要安排相对专业人士针对桥梁实际荷载情况进行全面检测分析,从而在原有桥梁基础上在两侧位置进行拓宽,便于扩大桥梁实际宽度。3.2拓宽设计。通常在进行市政桥梁拓宽设计时需要重点考虑以下几点因素:(1)新时期发展背景下,城市交通压力逐渐增大,而桥梁结构下方市政管道线路也是交叉缠绕,特别是部队光缆不但管道线路迁移成本费用较高,而且极容易受到周围外界因素影响破坏,因而这就要求原有市政桥梁拓宽改造加固工作要尽可能简单化处理,即为保证原有桥梁结构不发生任何改变基础上展开双侧或是单侧拓宽设计,并且在此期间还要做好交通组织设计工作,最大限度保证原有桥梁可以继续使用,不对城市交通正常运行带来任何影响。(2)无论是对于原有市政桥梁还是新的桥梁结构来说,其内部都含有预制空心板、预制T梁、现浇板梁、预制箱梁及现浇箱梁等结构,因而最好选择同等刚度类型材料进行拓宽施工。(3)原有市政桥梁因投入使用年限较长,因而该桥梁结构基础沉降已趋于稳定状态,如果桥梁拓宽加固是在基础施工完成后方开始沉降,那么新旧桥梁结构必然会出现沉降差距,这就需要相关工作人员能够及时采取合理措施降低新桥梁基础沉降值,如在对桥梁桩基进行设计时应以桥梁桩基实际承载力为主要参考标准,有效降低桩长和桩径之间比例,从而最大限度提升市政桥梁拓宽加固水平。3.3增加混凝土悬臂挑梁。通常在对市政桥梁展开拓宽改造加固设计时,如果条件充分允许设计人员可适当调整改变桥梁横向系数,通过黏贴钢板方法来对原有市政桥梁展开加固工作,进而促使其承载力得到极大提升。而对于新增人行道和车行道来说,都要对其进行悬臂梁的增设,彻底拆除以往人行道和旧护栏,并且还要将原有桥梁表面铺装层拆除,重新展开钢筋混凝土浇筑工作,将新旧桥梁有效连接在一起,实现市政桥梁拓宽加固最终目的。同时该种加固方式还可应用于拱桥结构和梁式桥结构之中,但需要注意的一点就是,钢筋混凝土悬臂挑梁并不需要进行桥墩拓宽,再加上实际工作量较小,因而通常都会选择双侧拓宽方法,从而极大降低城市交通存在压力,促使市政桥梁能够长期处于安全通畅运行状态之中。此外,还可基于混凝土悬臂挑梁施工实际情况制定相应加固方案,如可先将悬臂部分混凝土凿开,使ф14能与钢筋焊接有效连接在一起,继而展开混凝土C50浇筑工作,让桥梁下的悬臂结构连接起来,最后再采取黏贴钢板方法对其展开加固,全面提升桥梁铺层和钢板之间存在的粘结力。

4结语

综上所述,为了有效降低工程投资成本,充分保证人们出行安全性,市政桥梁拓宽改造加固设计就显得尤为重要,需要设计人员在具体设计期间能充分考虑到不同的改造桥梁实际场所及周围环境等因素,进而制定出最为合理的设计方案,极大提升市政桥梁实际承载能力和使用寿命,从而为人们安全稳定出行提供良好保障。

参考文献:

[1]黄祖林.RC简支T梁桥加固拓宽改造研究与应用[D].重庆:重庆大学,2016.

[2]王振宇.沙河大桥拓宽加固技术研究[D].辽宁大连:大连理工大学,2003.

[3]刘思孟,朱超,王庆.拱桥加固施工中的配重设计方法[J].北京工业大学学报,2015,41(2):230-236.

[4]韦建刚,黄蕾,李佩元,等.旧空心板简支梁桥的连续化改造加固研究[J].建筑科学与工程学报,2014,31(4):103-109

.[5]李明,朱浮声,赵云鹏.基于断裂力学的CFRP加固桥梁疲劳裂纹扩展研究[J].中国公路学报,2014,27(11):63-68.

作者:王斌 单位:四川攀枝花规划建筑设计研究院有限公司

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