旧桥改造方案比选分析

李 民

（新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830001）

1 旧桥现状概述

旧桥全长75.79 m，桥宽12 m，桥宽组合为0.5 m（防撞护栏）+11 m（车行道）+0.5 m（防撞护栏）。桥梁上部结构为1～50 m钢筋混凝土刚架拱桥，横向布置5片拱片，拱片拱腿段为直线，实腹段为二次抛物线；拱片籍以横系梁、微弯板及现浇混凝土桥面铺装连成整体[1]。桥梁下部结构为重力式桥台，扩大基础。

经桥梁检测该桥质量状况得分为56.4分，根据重要构件缺损状况评定原则，该桥最终评定为五类桥。（1）表观检查结果表明：拱片3L/8和5L/8断面附近斜裂缝现象较为显著，裂缝典型介于0.12～0.35 mm之间，且部分裂缝贯通拱片截面；实腹段跨中及个别弦杆小节点附近竖向裂缝现象显著，部分裂缝向两侧面延伸形成“U”型或“L”型裂缝，部分裂缝沿侧面通长，裂缝典型宽度介于0.08～0.20 mm之间，横系梁与拱肋间节点处脱开现象严重。（2）荷载试验结果表明：各工况下主要测点静力荷载试验校验系数大于1，桥梁实际工作状况与理想状况相比偏于不安全，判定承载能力不能满足要求。（3）按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362-2018）规范要求，基于现状的结构验算结果、典型截面设计验算结果表明：部分工况下实腹段跨中截面、拱腿根部截面、内弦杆跨中截面承能力不满足规范要求。

根据检测结果，旧桥承载能力不能满足新规范中公路-I级荷载要求，结构性病害数量较多，已处于较为危险状态。

2 桥梁改造方案

2.1 旧桥加固处理

本方案拟对老桥进行加固处理，见图1。处理方法：（1）结构混凝土裂缝、破损及钢筋锈蚀处理。开裂部位采用封闭灌浆修复，对于裂缝宽度≥0.15 mm采用裂缝灌注胶进行灌缝处理，裂缝宽度＜0.15 mm采用透明裂缝封闭胶进行封缝处理[2]；破损部位如疏松、剥落、蜂窝麻面等采用环氧树脂砂浆进行修复；锈蚀或外露钢筋进行除锈和阻锈处理。（2）主要结构受力构件加固处理。①拆除老桥上部微弯板及桥面系。②增大主拱腿截面：对主拱腿自拱脚向上8 m段进行凿毛并植入钢筋，然后布设纵向主筋和箍筋，最后浇筑混凝土。③斜撑四周及各拱片（除已进行截面增大的拱腿部分）下缘表面粘贴钢板。④增设横系梁并增大原有横系梁截面。⑤在拱片之间搭设工字钢，工字钢上表面焊接栓钉，搭设模板，现浇桥面板，施工桥面铺装。加固完成后，对各结构需进行防腐处理。

图1 加固处理方案

2.2 预应力混凝土现浇连续箱梁

拟拆除老桥拱片及桥面系，局部改造旧桥桥台，新建15.3 m+23 m+15.3 m现浇预应力混凝土连续梁；上部结构主梁采用单箱双室等截面箱梁，梁高1.6 m；下部结构桥墩采用柱式墩，基础采用桩基础，由于主梁高度较旧桥增加，需凿除旧桥桥台台帽及部分前墙混凝土，然后重新现浇台帽。施工为支架现浇方案，见图2。

图2 现浇箱梁桥型布置（cm）

2.3 新建钢管混凝土拱桥方案

拟拆除旧桥上部拱片及桥面系，利用旧桥桥台，新建1～50 m钢管混凝土拱桥，主拱采用三片哑铃型钢管混凝土拱结构，净矢跨比为1/10，拱圈线型为2次抛物线，拱圈高度1.3 m，拱腹采用立柱接梁式拱上建筑，拱上主梁采用简支实心板，施工采用少支架方案。

图3 新建桥型布置（cm）

2.4 预应力混凝土预制箱梁方案

拟拆除旧桥拱片及桥面系，局部改造旧桥桥台，新建2×27 m预制预应力混凝土箱梁，上部结构主梁采用装配式预应力混凝土（后张）箱梁，梁高1.6 m，简支结构，墩中心处桥面连续；下部结构桥墩采用盖梁柱式墩，基础采用桩基础，优化桥梁所处段竖向线形，需凿除旧桥桥台台帽及部分前墙混凝土，然后重新现浇台帽。

图4 预制箱梁桥型布置（cm）

2.5 新建3x20 m装配式预应力混凝土小箱梁

拟拆除旧桥，新建3×20 m预应力混凝土连续梁，上部结构采用装配式预应力混凝土小箱梁，梁高1.2 m；下部结构桥墩采用柱式墩，基础采用桩基础，采用无支架吊装施工。

图5 装配式桥型布置（cm）

3 改造方案比选

5种旧桥改造方案各有所长。经过论证分析最终选择方案四为推荐方案。改造方案的优、缺点比较见表1。

表1 方案对比

4 结语

从目前工程实践看，早期应用较广的刚架拱桥具有构件少、自重小、施工简便、造价低、结构线条简单、外形美观大方等特点[4]，符合当时经济社会需求。为适应现阶段重载交通量的需求，经方案论证比选，该旧桥采用拆除旧桥上部结构、原有重力式桥台局部改造、增设桩基础、柱式中墩、新建2～27 m预应力混凝土箱梁的方案。