随着社会经济和交通运输事业的快速发展,我国早期于各地城镇和各级公路上修建的桥涵负担着十分沉重的交通荷载及繁重的交通量,许多旧桥存在各种病害,为此旧桥涵的加固已成为了桥涵管养单位目前和今后面临的重要任务之一。
以往的加固措施主要采用桥面加强层加固法、外包混凝土加固法、粘贴钢板加固法、喷锚混凝土加固法、纤维复合材料加固法等。主要是针对桥梁部分结构表面进行的加固方法,适用于桥身局部损坏的情形,对桥身整体而言,加固效果不显著。如采用体外预应力加固法或其他改变桥梁整体受力体系加固的方法,虽然加固效果较好,但需改变桥梁本身受力体系,其成本高,施工期长,并且还需要中断交通。对既有桥梁承载能力严重下降、整体刚度明显不足,存在重大安全隐患的中小跨径危桥而言,上述加固方法还存在多种不足。
基于钢波纹板结构的桥梁加固方法,主要方式在既有桥梁的基础上,增加一定形状的钢波纹板结构(一般为圆形、弧形、抛物线等型式),通过灌注混凝土与既有桥梁联成整体,从而达到结构补强加固目的。其主要的优点有以下几点:
1、在于彻底解决危桥承载能力不足的问题;
2、施工简便、工期短,较以往的拆除重建节约2/3以上的工期;
3、经济性效应明显,较以往的拆除重建节约1/3以上的造价;
4、在施工时减少弃方,保护环境;
5、其镀锌结合热熔附塑等防腐技术使桥梁外观漂亮、协调、便于维护;
6、施工时不中断交通,方便车辆、行人通行。
以G354(原S312)娄底至涟源公路(金子塘至秀溪段)改建工程中的石门桥为列,原设计为拆除原有15m宽的钢筋混凝土空心板老桥,重建 23.5m宽新桥。后采用基于钢波纹板的危旧桥加固、拼宽技术,设计方案采用在原有桥梁中设置内衬钢波纹板进行加固旧桥部分,同时延长加固内衬段钢波纹板,在原桥两侧分别新加宽7.50m及2.00m宽的钢波纹板钢合梁,与原桥结构结合形成总宽度为24.50m的新桥。钢波纹板拱脚底部设置型钢预埋件与钢筋混凝土倒T形基础连接。由于原有桥面板为钢筋混凝土空心板,无法在桥面板植入钢筋。只能在原有桥台侧面植入钢筋,与钢波纹板加固构件之间的空隙填筑微膨胀C30 混凝土,以保证钢波纹板与原有桥梁空隙的密实填筑。原有桥底建造1.5m高钢筋混凝土整体式基础,与倒T形基础及桥台空隙整体浇筑混凝土。拓宽方案部分以钢波纹结构为主要受力结构,为确保桥梁负荷方面的安全性,采用CBS加固法为采用波纹钢板与钢筋混凝土合成方法,即钢波纹板钢合梁 桥梁矢高为2.79m,有效跨度为8.55m。钢合梁的混凝土等级为C40,上部浇筑气泡混合轻质填土用以提高结构刚度,气泡混合轻质土与路基之间设置土工布,基础采用C30钢筋混凝土。
旧桥现场照
加固设计图
施工现场照片
加宽段现场照
石门桥原桥宽15.0m,改建后桥梁拓宽至24.5m,桥梁跨径满足桥下地方道路净宽和净高要求,取得了良好效果和经济效益,累计节省约150万元。在施工过程中标准化的施工提高了工程建设质量;以少量的用钢量减少了大量水泥用量,高填方路基又有效的消化了少量的开挖方,减少了弃土场的占地,低碳环保;工期的节省更是尽早的发挥项目的交通功能,带动地方经济发展。
基于钢波纹板的危旧桥加固、拼宽技术分别获得了中国公路学会2022年第三届全国公路微创新大赛金奖和银奖,入选了湖南省交通运输厅2022年度湖南省交通运输科技成果推广目录。
研究成果在湖南、湖北、广东、贵州、云南、四川等多个省份典型多雨潮湿地区的共40多个项目中完成了推广应用,社会经济效益显著,市场占有率逐步提高。