橋面連續(xù)裝置的改進(jìn)及施工工藝

1 概述

在高等級公路橋梁工程的設(shè)計(jì)中，存在大量的梁板簡支、橋面結(jié)構(gòu)連續(xù)的設(shè)計(jì)形式。為研究橋面連續(xù)破損的實(shí)際情況，本文對某條高速公路 68 座橋左幅橋面破損情況進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，其中：13 米鋼筋混凝土空心板橋 31 座(其中有 15座為單跨橋)，20 米空心板橋 22 座，16 米空心橋 10 座，10 米空心板橋 5 座。檢查結(jié)果顯示共有 21 座橋梁橋面連續(xù)處存在破損病害，破損病理主要為橫橋貫通裂縫，嚴(yán)重者形成較寬的坑槽。

1.1 破損機(jī)理研究

為進(jìn)一步研究分析各因素對橋面連續(xù)破損的貢獻(xiàn)值，采用大型有限元軟件 ANSYS 對橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)進(jìn)行了計(jì)算分析。

計(jì)算時(shí)選橋梁單片梁縱向兩跨計(jì)算。為了加速計(jì)算速度，同時(shí)也不影響計(jì)算的精度，T 型梁整體用 SOLID45 單元，但是其 1m 長的加強(qiáng)區(qū)段（包括瀝青混凝土面層）用

SOLID65 單元。鋼筋用 link8 單元，支座用 SOLID185 單元（模擬板式橡膠支座），為了防止接縫兩端發(fā)生滲入，在接縫兩對面上采用了面對面接觸隊(duì)單元 targe170 單元和

conta173 單元。

材料屬性確定C40 混凝土：ft=1.71Mpa，Ec=3.25×104Mpa，p=2500kg/m3，v=0.2，熱膨脹系數(shù)=1×10-5

鋼筋： fy=360Mpa，Ec=2×105Mpa，p=7800kg/m3，v=0.25，熱膨脹系數(shù)=1.2×10-5

通過以受力計(jì)算結(jié)果分析可知，橋面連續(xù)構(gòu)造主要是*處于彎拉或彎壓的受力狀態(tài)，其中影響較大的是主梁撓曲變形(即梁端轉(zhuǎn)動(dòng))引起的彎曲應(yīng)力。

1.2 工程概況

某公路沿線村鎮(zhèn)密布，河渠交錯(cuò)，并跨過多條公路、鐵路及水運(yùn)等運(yùn)輸干線。在設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮了與沿線城鎮(zhèn)規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)發(fā)展相配合，并盡量避免與原有道路和農(nóng)田水利設(shè)施發(fā)生干擾的原則，大量布設(shè)互通立交、橋涵等構(gòu)造物。本線各類中、小跨徑的橋梁多采用：16m、20m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板簡支梁或25m預(yù)應(yīng)力混凝土T型簡支梁，為適應(yīng)高速公路的行車要求，每100m~160m設(shè)一道仿毛勒伸縮縫，其余的橋孔跨間作橋面連續(xù)。橋面鋪裝混凝土層厚10cm，上覆瀝青混凝土層10cm。橋中心樁號為K14+096，其下部結(jié)構(gòu)為鉆孔樁基礎(chǔ)，柱式墩臺(tái)；上部構(gòu)造為3-25預(yù)應(yīng)力組合T梁，在橋臺(tái)處設(shè)置RG-80伸縮縫，其余的橋孔跨間作橋面連續(xù)，橋面板縱向鋼筋通長綁扎，梁段橋面連續(xù)構(gòu)造鋼筋與橋面板鋼筋綁扎成一體。其橋面連續(xù)構(gòu)造設(shè)計(jì)如圖1所示。

此種橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)存在有設(shè)計(jì)缺陷，在橋面連續(xù)構(gòu)造處出現(xiàn)的損害較多，并已影響了橋梁壽命以及行車安全。經(jīng)過研究，鑒于該工程多數(shù)橋梁已完成梁板安裝，若作設(shè)計(jì)變更為梁板結(jié)構(gòu)連續(xù)，改變梁板結(jié)構(gòu)型式、上部構(gòu)造建筑高度或橋梁跨徑，將會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，直接影響工期，影響工程投資控制。較后統(tǒng)一的意見是：不改變橋面連續(xù)構(gòu)造的形式，所有需處理的橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)只在連續(xù)縫形式上給予加強(qiáng)和改進(jìn)，并在施工工藝上加以嚴(yán)格控制。

2 連續(xù)縫形式的確定

本橋T梁的配筋及構(gòu)造布筋均是按簡支梁受力圖式進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算的，施工又是嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)進(jìn)行的，若現(xiàn)在只是通過增加鋼筋等加強(qiáng)手段，將其改為剛性的連接縫結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行施工，將會(huì)造成：

1．梁體內(nèi)力的變化—— 因計(jì)算圖式的改變，內(nèi)力發(fā)生變化，影響受力筋的配置，梁體上端部將產(chǎn)生負(fù)彎矩，原設(shè)計(jì)中是未考慮的；

2．梁體端部鋼筋需要調(diào)整及加強(qiáng)—— 若現(xiàn)在在梁端上部增設(shè)梁與梁之間連接的縱向鋼筋，因設(shè)計(jì)中末考慮該鋼筋的連接構(gòu)造要求及加強(qiáng)措施，無法形成整體的理想效果。

橋面連續(xù)伸縮縫構(gòu)造圖

鑒于上述原因，為避免出現(xiàn)意想不到的其他不良情況，首先將剛性連續(xù)縫形式排除。

結(jié)合原設(shè)計(jì)，我們在施工當(dāng)中采用了半剛性型式的連續(xù)橋面結(jié)構(gòu)，即用φ20的滑動(dòng)傳力鋼筋（失效處理）代替φ16連續(xù)鋼筋，橋面鋪裝鋼筋在一聯(lián)長度內(nèi)通長布置(在連續(xù)縫處不斷開)，梁縫處橋面鋪裝頂面設(shè)假縫，底面設(shè)斷縫的結(jié)構(gòu)型式。詳見圖3。

3 施工方案

采用上述橋面連續(xù)縫形式，結(jié)合本橋?qū)嶋H情況，連同橋面鋪裝一并考慮，提出如下施工方案：

I方案：按現(xiàn)設(shè)計(jì)鋪裝類型及分層(即l0cm砼及10cm瀝青砼)，在梁端部2m范圍(即連續(xù)縫處4m范圍)內(nèi)砼鋪裝改用鋼纖維砼鋪裝。

II方案:瀝青砼改為8cm厚，砼鋪裝加厚到l2cm，鋼纖維砼鋪裝采用范圍同I方案。

III方案:取消瀝青砼鋪裝層。采用砼鋪裝20cm厚，鋼纖維砼鋪裝采用范圍同I案。

各方案優(yōu)、缺點(diǎn)見下表

針對各方案的利弊，我們較后決定呈報(bào)本橋施工采用II方案，經(jīng)主管部門批準(zhǔn)后，決定該橋面連續(xù)構(gòu)造的連續(xù)縫采用半剛性的形式，橋面鋪裝縱向鋼筋通長布置，橋面鋪裝砼層為瀝青砼8cm，砼12cm，連續(xù)縫處2m范圍內(nèi)砼鋪裝改用鋼纖維砼鋪裝。

4 施工工藝

（一）施工工藝框圖

（二）施工工藝要求

1、清洗和修整梁端頂面，清除多余預(yù)埋件，如有起伏，用高標(biāo)號水泥砂漿抹平。

2、清除梁端縫間雜物并用泡沫板塞縫。

3、在橋面連續(xù)范圍內(nèi)的梁端頂面上涂布 1-2毫米厚的瀝青，并蓋0.5毫米厚的鍍鋅

薄鋼板。

4、注意做好滑動(dòng)傳力鋼筋的失效處理。

5、注意保證鋼筋的設(shè)計(jì)間距和砼保護(hù)層。

6、嚴(yán)格控制砼配比中粗骨料的規(guī)格(宜選用2.0cm以下的碎石)和砼的振搗均勻、密實(shí);砼的振搗要人工結(jié)合機(jī)械，不可漏振。

7、砼的切縫要上、下對應(yīng)，宜早不宜遲。建議控制在施工后24-48小時(shí)左右，瀝青灌縫也要及時(shí)飽滿。

8、指派專人加強(qiáng)砼養(yǎng)護(hù)工作，至少保證灑水養(yǎng)護(hù)7晝夜以上。

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