复杂互通立交桥梁拼宽施工技术研究

发表时间:2020/5/20   来源:《基层建设》2019年第33期   作者:于海利
[导读] 提要:随着近几年来各大城市立交工程的不断建设,新旧桥梁交叉的工程项目也越来越多。
        中铁建大桥工程局集团第三工程有限公司  天津市
        提要:随着近几年来各大城市立交工程的不断建设,新旧桥梁交叉的工程项目也越来越多。天津市外环-津汉立交桥部分桥梁与老外环津汉桥拼宽施工,本文通过对外环-津汉立交桥拼宽施工的技术研究,简单介绍跨拼宽施工的要点。
        关键词:桥梁;拼宽;施工
        1、工程概况
        津汉立交桥梁按总体方案,沿用既有外环线津汉立交桥,但是需要对原桥进行桥面加宽。津汉桥老桥为双幅,每幅桥梁宽度13.25m,老桥左幅向东侧拼宽,作为立交外环主线南向北车道桥,老桥右幅向东侧拼宽,作为立交津汉立交S匝道桥。桥梁平面布置及断面布置见图1及图2。
        原津汉立交桥共3联,12跨桥梁,上部结构采用钢筋混凝土连续梁以及预应力混凝土连续梁;新建拼宽桥采用钢筋混凝土及预应力混凝土结构,跨越地铁2号线位置桥跨采用简支钢-混凝土叠合梁,跨径46m,除跨越2号线位置叠合梁外,新建桥墩均与既有老桥对齐。
       
        图1 外环线1号桥及S匝道平面布置图
       
        图2 外环线1号桥及S匝道横断面面布置图
        2、拼宽方案存在的问题
        2.1跨越地铁2号线位置拼宽桥采用一跨46m简支叠合梁结构,老桥该位置为一联5跨钢筋混凝土连续箱梁中的2跨23m桥孔,如果新老结构变形相差过大,则不能通过采用纵向伸缩缝的连接形式进行拼宽,拼宽结构难以实现。
        2.2其余位置跨径相等的桥跨也用可能出现新老结构之间的较大活载变形差异以致影响连接构造及使用。
        2.3新建桥梁不可避免会出现沉降,在新老桥之间形成高差,会导致新老结构连接的破坏以及影响行车的舒适性。
        3、新老结构在活载下变形计算结果及应对措施
        3.1整体变形
        新、老结构箱梁在活载作用下的整体变形计算结果见以下表格:
        表1  老桥主梁跨中在活载作用下的结构变形结果
       
        表2  拼宽桥跨中在活载作用下的结构变形结果
       
        3.2局部变形
        桥梁除了整体变形之外,还存在局部变形,根据计算结果,老外环桥梁悬臂在汽车活载作用下变形为0.9mm,拼宽结构由于悬臂长度较小,其活载变形小于0.1mm,故局部变形量较小,可以不予考虑。
        3.3变形差异结果
        跨地铁2号线位置叠合梁与连续梁变形差异比较见下表:
       
        由以上结果可知,新老结构最大变形差值在8.5mm,根据经验可知,小于1cm的结构变形在使用过程中不会对行车的舒适性造成影响,因此地铁2号线位置拼宽桥和老桥可以通过采用纵向伸缩缝加以连接。
        新老桥其余位置桥墩位置对应,跨径相同,在活载作用下其变形差值结果见下表:
       
        从表中计算结果可知,新老桥相对变形量最大为5.5mm,因此可以通过采用整体性较好的横向桥面连续结构加以连接。
        但是考虑到老桥在跨越地铁一联采用5跨连续结构,而在相应位置拼宽桥采用2跨简支梁和2跨一联连续梁结构,因此在老桥这一联相应范围内新老桥横向连接均采用纵向伸缩缝,其余两联桥梁拼宽采用桥面连续结构。
        4、新桥沉降计算结果及应对措施
        1新桥建成后会在一定时间范围内产生基础沉降,基础沉降会形成新老结构的高差,造成拼接构造的破坏,影响行车舒适性,根据计算,新桥沉降计算结构如下:
        表3  拼宽桥各墩沉降计算形结果
       
        从上表可知,新建拼宽桥梁的最大沉降量在35mm左右,如不对其加以处理,沉降引起的变 形将会导致拼宽桥与老桥连接结构的破坏,影响使用功能。
        根据研究,粘土沉降一般由瞬时沉降Sd、固结沉降Sc和次固结沉降组成Ss,沉降量是时间的函数,其随时间的发展趋势如下图所示:
        由图可知总沉降量中的瞬时沉降在加载的同时发生,固结沉降发生在加载之后的一段时间内,其后是少量的次固结沉降,所以在基础加载后的初期一段时段内大部分沉降量均可完成。因此可以通过基础施工后100天内实施堆载压重,先期完成大部分基础沉降变形,然后再进行拼宽结构与老桥结构的连接,保证不产生过大的后期基础沉降。同时,实验证明,通过桩尖注浆也可以较大地减小沉降总量。
        综上,通过压重和桩尖压浆两个方法同时实施,可以有效地减小绝对沉降量,保证新老结构之间的连接不被破坏。
        5、结论
        津汉立交外环线津汉桥拼宽之后在活载以及沉降左右下,均会产生结构变形差异,需要采取措施进行处理。对于跨越地铁2号线位置对应老桥的一联桥梁位置拟采用纵向伸缩缝进行连接,能够保证新老结构的受力击使用性能。对于其他位置桥梁拼宽位置由于其相对变相量较小,拟采用横向桥面连续对结构加以连接。针对新老桥梁结构的沉降差异,拟过对新桥基础进行压重和桩尖压浆两个方法同时实施减小其绝对沉降量。
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