一种桥梁拼宽改造的施工方法 |
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| 申请号 | CN202310663457.X | 申请日 | 2023-06-06 | 公开(公告)号 | CN116732905A | 公开(公告)日 | 2023-09-12 |
| 申请人 | 中铁七局集团第二工程有限公司; 江西现代职业技术学院; 华东交通大学; | 发明人 | 付斌; 李明宇; 党虎锋; 熊燕; 张国; 王会斌; 苏翰林; 薄岩; 梁腾飞; 杨超; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 桥梁 拼宽改造的施工方法，包括以下步骤：S1，凿除旧桥箱梁上的铺装；S2，在新桥桥墩上安装弹性支座，然后安装新桥箱梁；S3，在新桥箱梁与旧桥箱顶板和 底板 上分别布置若干千斤顶，按照理论距离数据采用千斤顶推动新桥箱梁与旧桥箱梁之间在横向方向上产生 水 平位移；S4，进行新桥箱梁和旧桥箱梁之间的拼宽接缝 钢 筋施工；浇筑拼宽接缝 混凝土 ；S5，逐步减小千斤顶的推 力 ；铺设连接钢板及铺装 桥面 钢筋 网，浇筑桥面铺装层的混凝土，施工防水涂料和铺装 沥青 混凝土 。本发明施工方法能提高拼宽接缝混凝土的 质量 ，提升新旧桥之间的整体受力性能，提高拓宽改造桥梁的安全性，该方法适用于不同箱梁拼接方式。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种桥梁拼宽改造的施工方法，其特征在于，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种桥梁拼宽改造的施工方法技术领域[0001] 本发明涉及桥梁工程技术领域，特别涉及一种桥梁拼宽改造的施工方法。 背景技术[0002] 随着我国经济迅猛发展，交通量不断增长与现有公路桥梁通行能力不足的矛盾日益突出，提高现有公路桥梁的通行能力是当前的一个重要而紧迫的任务，将旧桥桥面加宽或通过在原有桥梁一侧或两侧新建桥梁，增加原有行车道数量是提高交通能力有效方法，由于新建桥梁，施工周期长，而且阻断交通，因此采用旧桥桥面加宽的方法是增加交通能力常用的方法。 [0003] 旧桥桥面加宽的桥梁拓宽改造工作尤为重要，不仅要保证安全和舒适性，还要做到经济、环保，并尽量减少对既有道路交通的干扰。由于拼宽部位的新、旧桥梁主梁均为边梁，尤其是旧桥的边梁原设计并未考虑特殊的拼接措施，因此，常用的桥梁拓宽改造方法主要有以下3种：一种是新、旧桥梁结构上不连接，新、旧桥梁各自成受力体系，荷载横向互不传递，可采用桥面铺装层连接或者设置纵向伸缩装置；第二种是新、旧桥梁拼宽结构上部分连接，相互传递部分荷载，采用接缝接触面部分切除或凿除，增设钢筋连接的方式，也有采用更换部分主梁的特殊处理方式；第三种是新、旧桥上部结构与下部结构均拼接，新桥与旧桥的桥面板之间设置拼宽接缝。。上述三种新、旧桥梁拼宽处理方式存在的不足主要有：第一种方法虽然造价低和工艺简单，但存在新、旧桥梁拼宽位置容易出现拼接构造部分变形不协调、易开裂、维护频率高、行车舒适性差的不足；第二种和第三种处理方式解决了部分新、旧桥梁拼接变形协调问题，但存在传力计算模式不明确，拼接施工难以标准化、拼接质量验证困难等不足，后期存在容易开裂、破损等病害，由于拼宽接缝混凝土强度形成时间较长，加之混凝土硬化期间对变形扰动极为敏感。 [0004] 现有的桥梁拼宽技术及研究成果，在已经完成的部分桥梁拓宽改造中得到部分运用，但也存在更换主梁造成资源浪费、对交通干扰大的不足，对于桥面铺装拼接的方式也存在容易开裂、舒适性不足的缺点。针对上述不足对桥梁拼宽新技术研究是十分必要的。 发明内容[0005] 本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种桥梁拼宽改造的施工方法，本发明提出的新、旧桥梁拼宽方法根据需要拼接的桥梁常见主梁构造形式、传力特点以及计算模式采用相应的拼接连接和施工方法，满足桥梁设计理念和施工工艺要求，使拼宽接缝的功能与桥梁其它部位相同。 [0006] 为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案： [0007] 一种桥梁拼宽改造的施工方法，包括以下步骤： [0008] 步骤S1，旧桥拼宽侧的新桥桥墩施工完成后，凿除旧桥箱梁上的铺装； [0009] 步骤S2，在新桥桥墩上安装弹性支座，然后安装新桥箱梁，将所述新桥箱梁和所述旧桥箱梁通过拉结钢筋连接，所述新桥箱梁位于所述弹性支座上； [0011] 步骤S4，维持所述千斤顶的推力不变，进行所述新桥箱梁和所述旧桥箱梁之间的拼宽接缝钢筋施工；浇筑拼宽接缝混凝土； [0013] 在本发明的技术方案中，将需要进行拼宽改造的桥梁称为旧桥，新建用于对旧桥拼宽的桥梁为新桥，施工中，将新桥箱梁安装在弹性支座并与旧桥箱梁通过拉结钢筋连接，千斤顶设置在新桥箱梁和旧桥箱顶板和底板上，采用千斤顶推动新旧桥箱梁之间产生横向水平位移是将新桥箱梁推动向远离旧桥箱梁方向移动，由于力的平衡，新桥箱梁与旧桥箱梁之间的拉结钢筋必然产生抵抗新桥箱梁和旧桥箱梁位移的预应力，同时新桥箱梁、旧桥箱梁下部的弹性支座上也产生横向水平弹性恢复力，拉结钢筋的预应力以及橡胶支座的弹性恢复力与千斤顶的推力相互平衡，在施工完拼宽接缝混凝土后，再卸载千斤顶的推力，由于拉结钢筋的弹性回缩促使所述千斤顶所卸除的推力逐步转移至拼宽接缝混凝土受压；当拼宽接缝混凝土达到设计强度后将千斤顶完全卸载并拆除，此时，拼宽接缝混凝土所承受的压力与拉结钢筋的拉力和弹性支座的弹性恢复力相等。然后再施工拼宽接缝上的桥面铺装层。 [0014] 本发明中旧桥拼宽侧是指旧桥与新桥进行拼接的侧面，也就是旧桥靠近所述新桥的侧面，横向方向是指桥梁的宽度方向，纵向方向是指桥梁的长度方向，理论距离数据是拼宽改造完成后旧桥与新桥之间的距离。 [0015] 作为本发明的优选方案，凿除旧桥箱梁上的铺装的具体方法为：凿除旧桥拼宽侧的护栏、沥青铺装和混凝土桥面铺装，将旧桥拼宽侧的所述旧桥箱梁顶部暴露出来，并露出旧桥翼缘板钢筋及桥面铺装钢筋。 [0017] 作为本发明的优选方案，安装所述新桥箱梁的具体方法为：将所述新桥箱梁按设计要求架设在所述弹性支座上，将所述新桥箱梁放置到位后，将所述新桥箱梁的接缝钢筋与所述旧桥箱梁主筋连接，通过拉结钢筋将所述新桥箱梁翼缘板与所述旧桥箱梁翼缘板外露的横向钢筋进行连接。 [0018] 作为本发明的优选方案，安装千斤顶前，需保证新桥湿接缝混凝土强度达到混凝土设计强度的60％以上时且所述新桥桥墩基础的沉降基本稳定。 [0019] 作为本发明的优选方案，步骤S4中浇筑的拼宽接缝混凝土为具有补偿收缩性的混凝土或者UEA补偿混凝土，用于减少混凝土的收缩变形。UEA补偿混凝土是指用UEA膨胀剂拌制的微膨胀混凝土，当UEA膨胀剂加入普通水泥和水拌合后，水化反应形成膨胀性水化物钙矾石，这是它的膨胀源。当混凝土膨胀时钢筋产生拉应力，与此同时该部分混凝土对约束面产生了相应的压应力，这就相当于提高了混凝土的早期抗拉强度。当混凝土开始收缩时，其抗拉强度已增长到足以抵抗收缩产生的拉应力。同时该部分混凝土的膨胀值抵消了收缩值，从而防止和大大减轻混凝土的收缩开裂，达到抗裂、防渗的目的。 [0020] 作为本发明的优选方案，在拼宽接缝上铺设连接钢板的方法为：以拼宽缝为中心线铺设连接钢板，并将连接钢板与所述新桥箱梁上预埋的钢板锚固钢筋焊接。 [0021] 作为本发明的优选方案，所述连接钢板为方块状，然后拼接后铺设满拼宽接缝上，所述连接钢板的边长为100～200cm，厚度为1.5～3cm。 [0022] 作为本发明的优选方案，铺装桥面钢筋网的方法为：将所述新桥铺装钢筋网伸入所述旧桥的凿除范围并与所述旧桥铺装钢筋网连接成为一体，然后再以拼宽接缝为中心线通长铺设一层加强钢筋网，形成桥面钢筋网。 [0023] 作为本发明的优选方案，在浇筑桥面铺装层前，在拼宽接缝上部处浇筑具有补偿收缩性混凝土或混凝土膨胀材料，浇筑的上限为所述旧桥箱梁或所述新桥箱梁顶板顶面。 [0024] 与现有技术相比，本发明的有益效果： [0025] 1、本发明的施工方法将新桥箱梁安装在弹性支座并与旧桥箱梁通过拉结钢筋连接，千斤顶设置在新桥箱梁和旧桥箱顶板和底板上，采用千斤顶推动新旧桥箱梁之间产生横向水平位移是将新桥箱梁推动向远离旧桥箱梁方向移动，由此对新桥箱梁与旧桥箱梁之间的拉结钢筋施加预应力，在施工完拼宽接缝混凝土后，再卸载千斤顶的推力，由于拉结钢筋的弹性回缩促使所述千斤顶所卸除的推力逐步转移至拼宽接缝混凝土受压，然后再施工拼宽接缝上的桥面铺装层。 [0026] 2、本发明的施工方法能提高拼宽接缝混凝土的质量，提升新旧桥之间的整体受力性能，提高拓宽改造桥梁的安全性，该方法适用于不同箱梁拼接方式，如单孔桥拼接、多孔桥拼接。 [0028] 图1为桥梁拼宽改造施工方法的流程示意图； [0029] 图2为桥梁拼宽改造施工拉结钢筋的示意图； [0030] 图3为桥梁拼宽改造布置千斤顶的示意图； [0031] 图4为桥梁拼宽改造浇筑拼宽接缝混凝土的示意图； [0032] 图5为桥梁拼宽改造浇筑桥面铺装层混凝土的示意图； [0033] 图中标记：1‑旧桥箱梁，2‑新桥箱梁，3‑新桥桥墩，4‑弹性支座，5‑拉结钢筋，6‑千斤顶，7‑拼宽接缝，8‑连接钢板，9‑桥面铺装层。 具体实施方式[0034] 下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。 [0035] 实施例1 [0036] 一种桥梁拼宽改造的施工方法，如图1所示，包括以下步骤： [0037] 步骤S1，旧桥拼宽侧的新桥桥墩施工完成后，凿除旧桥箱梁上的铺装； [0038] 需要说明的是，本发明中旧桥拼宽侧是指旧桥与新桥进行拼接的侧面，也就是旧桥靠近所述新桥的侧面。 [0039] 凿除旧桥箱梁上的铺装之前，首先根据旧桥的设计资料，确定旧桥箱梁的钢筋布置方式。确定了旧桥箱梁的钢筋布置，方便后续新桥和旧桥的连接。凿除旧桥箱梁上的铺装的具体方法为：凿除旧桥拼宽侧的护栏、沥青铺装和混凝土桥面铺装，将旧桥拼宽侧的所述旧桥箱梁顶部暴露出来，并露出旧桥翼缘板钢筋及桥面铺装钢筋，其中本实施例的沥青铺装厚度为10cm，混凝土桥面的强度为C40，厚度为10cm。在施工过程中，首先在旧桥拼宽侧设置临时护栏，如采用砂包、设置防护网等作为临时护栏，凿除旧桥的护栏施工中先竖向切割护栏，开口根据吊装能力确定切口的间距，然后进行水平向切割，从旧桥外侧往内侧进行以便于控制，水平向切割高度位置确定应进入板顶现浇混凝土1cm～2cm。翼缘切割划线定位应考虑在理论切割线往外侧1cm～2cm，以便为按施工缝处理留有余地。在不影响原有道路正常运营、交通安全、桥下人车通行安全及施工操作人员的安全等的前提下清除部分桥面沥青混凝土铺装。 [0040] 旧桥拼宽侧的混凝土桥面铺装需要凿除一部分，露出所述旧桥箱梁的部分顶部暴露出来，方便后续与新桥进行连接。旧桥混凝土桥面铺装的凿除先划线定位，按设计施工图纸的尺寸要求进行，旧桥构造的凿除采用无振动切割技术，不允许采用风镐，避免伤及旧桥的钢筋和梁板；凿除过程注意控制凿槽的深度，避免破坏钢筋网片及梁板，切割深度应高于钢筋网片，剩余部分由小锤手工凿除。 [0041] 步骤S2，在新桥桥墩上安装弹性支座，然后安装新桥箱梁，将所述新桥箱梁和所述旧桥箱梁通过拉结钢筋连接，所述新桥箱梁位于所述弹性支座上，如图2所示。 [0042] 所述弹性支座与所述新桥的连接采用焊接或锚固螺栓拴接在所述新桥桥墩上，具体地，所述弹性支座为橡胶弹性支座。安装所述新桥箱梁的具体方法为：将所述新桥箱梁按设计要求架设在所述弹性支座上，将所述新桥箱梁放置到位后，将所述新桥箱梁的接缝钢筋与所述旧桥箱梁主筋连接，通过拉结钢筋将所述新桥箱梁翼缘板与所述旧桥箱梁翼缘板外露的横向钢筋进行连接。所述新桥箱梁的接缝钢筋是在所述新桥箱梁预制时预留。接缝钢筋与所述旧桥箱梁主筋的连接保证了接缝钢筋受力后不被拔出。 [0043] 步骤S3，在所述新桥箱梁与所述旧桥箱顶板和底板上分别布置若干千斤顶，按照理论距离数据采用所述千斤顶推动所述新桥箱梁与所述旧桥箱梁之间在横向方向上产生水平位移。 [0044] 安装千斤顶前，需保证新桥湿接缝混凝土强度达到混凝土设计强度的60％以上时且所述新桥桥墩基础的沉降基本稳定。在实际施工中，新桥湿接缝混凝土龄期达到45d可达到混凝土强度要求；新桥桥墩基础的沉降通过在新桥桥墩上安装沉降感应器进行测定，通过与项目规定的沉降阈值进行对比。 [0045] 需要说明的是，横向方向是指桥梁的宽度方向，纵向方向是指桥梁的长度方向。布置千斤顶时，若干所述千斤顶在所述新桥箱梁的顶板和底板上沿横向方向和纵向方向间隔布置；若干所述千斤顶在所述旧桥箱梁的顶板和底板上沿横向方向和纵向方向间隔布置，如图3所示；进一步地，所述千斤顶为液压千斤顶。优选地，在旧桥箱梁的顶板或底板上沿横向方向间隔布置了2个液压千斤顶，在旧桥箱梁的顶板或底板上沿纵向方向间隔布置了4个液压千斤顶。 [0046] 按照理论距离数据，开始采用所述千斤顶对所述新桥箱梁和所述旧桥箱梁之间进行加载，推动所述新桥箱梁和所述旧桥箱梁之间在横向方向上产生水平位移。在施工过程中，需要实时测量实际距离数据，实际距离数据是通过位移计、全站仪等位移测量设备测得，通过理论距离数据与实际距离数据之间的关系去调整所述千斤顶对新旧桥箱梁之间的加载。采用千斤顶推动新旧桥箱梁之间产生横向水平位移是将新桥箱梁推动向远离旧桥箱梁方向移动，由于力的平衡，新桥箱梁与旧桥箱梁之间的拉结钢筋必然产生抵抗新桥箱梁和旧桥箱梁位移的预应力，同时新桥箱梁、旧桥箱梁下部的弹性支座上也产生横向水平弹性恢复力，拉结钢筋的预应力以及橡胶支座的弹性恢复力与千斤顶的推力相互平衡。 [0047] 步骤S4，维持所述千斤顶的推力不变，进行所述新桥箱梁和所述旧桥箱梁之间的拼宽接缝钢筋施工；浇筑拼宽接缝混凝土； [0048] 所述新桥箱梁和所述旧桥箱梁之间的移动达到理论距离数据后，维持所述千斤顶的推力不变，根据不同工程实际情况得到维持的千斤顶推力大小，在所述新桥箱梁和所述旧桥箱的拼宽接缝处安装混凝土浇筑的模板，然后浇筑拼宽接缝的混凝土，如图4所示。受桥梁线型等因素影响，新老桥间距不等，需根据实测宽度加工拼宽接缝处的模板。模板采用新竹胶板制作，并根据实测宽度划分段落并依次编号，避免错缝。模板加工完成后即按编号安装，安装过程中需加强端头模板、底板拼缝处的处理。模板与空心板拼缝处用泡沫胶封堵，模板相互结合部位合缝止浆材料密实无空隙。模板安装采用反吊工艺，上部反吊设施应满足施工荷载承重要求。涂抹脱模剂，底部设置保护层垫块。 [0049] 步骤S4中浇筑的拼宽接缝混凝土为具有补偿收缩性的混凝土或者UEA补偿混凝土，用于减少混凝土的收缩变形。UEA补偿混凝土是指用UEA膨胀剂拌制的微膨胀混凝土，当UEA膨胀剂加入普通水泥和水拌合后，水化反应形成膨胀性水化物钙矾石，这是它的膨胀源。当混凝土膨胀时钢筋产生拉应力，与此同时该部分混凝土对约束面产生了相应的压应力,这就相当于提高了混凝土的早期抗拉强度。当混凝土开始收缩时，其抗拉强度已增长到足以抵抗收缩产生的拉应力。同时该部分混凝土的膨胀值抵消了收缩值，从而防止和大大减轻混凝土的收缩开裂，达到抗裂、防渗的目的。 [0050] 拼宽接缝UEA补偿混凝土施工注意事项： [0051] ①工地现拌或搅拌料必须按确定的UEA补偿混凝土配合比投料，尤其UEA膨胀剂不得少掺或误掺，要派管理人员加强监督。计量装置必须准确，开盘前要检验校下，中间要进行校核。 [0052] ②UEA补偿混凝土搅拌时间要比普通混凝土延长30s [0054] ④浇筑时UEA补偿混凝土的自由落距应控制在2m以内，振捣要均匀，密实,不漏振、不欠振、不过振。每一振点的振捣时间长短，应使混凝土表面呈现浮浆，混凝土不再下沉,混凝土不再冒出气泡为止。振捣棒移动间距小于振捣棒作用半径的1.5位，插入尝试为到达下层混凝土10cm的距离。 [0055] ⑤UEA补偿混凝土终凝前，要反复抹压，防止表面收缩裂纹出现。 [0056] ⑥在30℃以上炎热天气施工，混凝土中要适当调高UEA掺量，降低混凝土入模温材料进行保温养护。补偿收缩混凝土的浇筑温度不宜超35℃。 [0058] 步骤S5，在拼宽接缝混凝土终凝后逐步减小所述千斤顶的推力；在拼宽接缝上铺设连接钢板及铺装桥面钢筋网，浇筑桥面铺装层的混凝土，施工防水涂料和铺装沥青混凝土。 [0059] 在拼宽接缝混凝土达到强度后，根据工程实际情况，逐步减小所述千斤顶的推力，逐步减小推力的参数会不同，可根据桥梁的参数进行设定。由于连接筋的弹性回缩促使所述千斤顶所卸除的推力逐步转移至拼宽接缝混凝土受压；当拼宽接缝混凝土达到设计强度后将千斤顶完全卸载并拆除。此时，拼宽接缝混凝土所承受的压力与拉结钢筋的拉力和弹性支座的弹性恢复力相等。 [0060] 在拼宽接缝上铺设连接钢板的方法为：以拼宽缝为中心线铺设连接钢板，并将连接钢板与所述新桥箱梁上预埋的钢板锚固钢筋焊接。在一些实施例中，所述连接钢板为耐候钢板，具有耐候性能，埋设在桥梁内不易腐蚀，使用寿命更长。 [0061] 进一步地，所述连接钢板为方块状，然后拼接后铺设满拼宽接缝上，所述连接钢板的边长为100～200cm，厚度为1.5～3cm。在本发明中，拼宽接缝上铺设的连接钢板采用小尺寸的方块状拼接形成整体，发明人在施工过程中发明采用通长钢板铺装，在沥青混凝土铺装时钢板受热膨胀，由于钢板的长度较大，钢板沿长度方向的热膨胀变形无法释放，钢板出现翘起变形，造成沥青混凝土铺装开裂破损等问题。通过多次试验，将通长钢板小尺寸的方块状钢板后，较好地释放了钢板热膨胀变形，解决了沥青混凝土开裂破损问题，具体地，所述连接钢板的长度和宽度为130cm，厚度为2cm [0062] 铺装桥面钢筋网的方法为：将所述新桥铺装钢筋网伸入所述旧桥的凿除范围并与所述旧桥铺装钢筋网连接成为一体，然后再以拼宽接缝为中心线通长铺设一层加强钢筋网，形成桥面钢筋网。在本实施例中加强钢筋长度为205cm。 [0063] 在一些实施例中，在浇筑桥面铺装层前，在拼宽接缝上部处浇筑具有补偿收缩性混凝土或混凝土膨胀材料，浇筑的上限为所述旧桥箱梁或所述新桥箱梁顶板顶面，浇筑过程中需要安装模板。桥面铺装层混凝土与拼宽接缝上部混凝土分两次浇注，拼宽接缝上部混凝土强度达到90％后，方可浇注桥面铺装层混凝土。 [0064] 浇筑桥面铺装层的混凝土的等级为C40，混凝土浇筑施工流程：清洗清除杂物→支立底板吊模(紧贴梁体不出现漏浆)→润湿新老混凝土的接触面→依次从桥孔中向两端浇注混凝土→振动密实形成粗面→养生混凝土，浇筑的桥面铺装层厚度保证加强钢筋网距离桥面铺装层混凝土顶面的净保护层厚度为2cm，如图5所示；待铺装混凝土达到强度要求后清洗混凝土铺装表面，喷洒一层防水涂料，最后铺装沥青混凝土。 |
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