黄庆伟
黑龙江省龙建路桥第五工程有限公司 哈尔滨
摘要：在交通运输压力逐渐增大的基础上，早期建设的桥梁工程已经无法满足越来越大的通行需求，此时就需要对桥梁工程进行整改，对其进行加宽改建，从而提升桥梁工程的应用性能。而在改建工程中，为了保障桥梁工程的整体性与安全性，需要采取合理的结构形式。钢-混凝土结构与其他施工结构相比，具有更好的刚度和承载性能，为此被作为桥梁改建工作的首选施工技术。同时，还可以根据原桥梁工程结构的性能，合理配比混凝土材料，使其整体性得到保障。
关键词：钢-混凝土；组合结构；桥梁加宽
钢-混凝土组合结构实际上就是将混凝土桥梁结构和钢梁结构形成一个整体的施工过程，这种组合形式下可以同时发挥钢梁架构的刚度优势和混凝土材料的抗压优势，使组合结构的应用性能更加突出。与传统的钢筋混凝土桥梁结构相比，其自身的应用性能较好，主要表现为刚度较大，避免钢材的腐蚀影响，还可以有效降低桥梁结构的自重，对于提升桥梁工程的质量具有积极作用。因其在桥梁工程中所发挥的性能优势，在我国的其他工程中也逐渐被推广应用。
一、组合结构在桥梁加宽工程中应注重的几点问题
在桥梁加宽工程中应用钢-混凝土组合梁，在投入使用之后便可表现出很好的协同作业关系，与其他结构形式相比，钢-混凝土组合梁可以有效提升桥梁工程的整体承力性能。主要是由于钢-混凝土组合梁的刚度较大，应用于桥梁加宽工程中，可以有效帮助主桥梁分担一定的荷载，使原结构的荷载压力减小，这也可在一定程度上延长桥梁结构的使用寿命。另外，由于钢-混凝土组合梁具备自身重量轻的特点，在投入使用之后，不会因自重的关系与原有桥梁结构产生较大的裂缝，可以有效保障桥梁加宽工程的作业水平。但同时，进行桥梁工程加宽施工时，要尽量避免对原有的桥梁结构造成过大的损害，以免威胁桥梁运行的安全，这也要求相关的设计人员能够根据具体桥梁工程的自身特点，合理设计桥梁加宽方案，在确保钢-混凝土组合梁与原有桥梁结构进行有效结合的基础上，开展施工作业。同时要确保新的组合梁强度和刚度能够满足具体工程的施工需求。结合钢-混凝土组合梁的施工特点和桥梁加宽的相关要求，在进行桥梁加宽施工时需要注意以下几点问题：
（1）钢一混凝土组合梁与原结构的空间协同工作性能。包括组合加宽桥在正常使用阶段和承载力极限状态等不同受力阶段的受力性能、荷载在纵横向的传递模式和规律、横联梁的设置方式和构造等。
（2）新、旧桥间的合理连接方式以及抗裂措施。由于新旧混凝土收缩徐变的历程不一致，新桥可能发生较大的沉降，同时接缝处易受到车辆冲击荷载的作用，因此新、旧桥面的连接部位易发生开裂而影响到结构的耐久性和使用性能。
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（3）施工过程中对约束内力的控制。对于非完全预制的加宽结构，后浇混凝土等恒载会引起加宽梁的变形。如不采取有效措施释放这部分变形差，会在新旧结构间引起附加内力，导致新旧桥连接部分的横隔或桥面板等构件开裂。因此，施工中应在新桥面板浇筑后才能将横连梁进行固结并根据情况在新旧桥面板间设置后浇带。
（4）组合加宽桥的施工技术及施工方法。桥梁加宽往往受现场条件的限制，对施工的要求较高，因此合理的加宽方案应占路少、速度快、吊装重量轻，将对现有桥梁运营功能的影响降低到最小。
二、钢-混凝土组合梁在具体加宽桥梁工程中的应用分析
某高速公路的立交枢纽，其中一座引道桥的上部结构为11孔40m预应力混凝土简支T梁，另一座上部结构为4孔30m预应力混凝土简支T梁。为满足新建立交桥交通导向的需要，这两处桥梁需要在单侧增加一个宽3.75m的车道。原计划采用增设2片预应力钢筋混凝土T梁进行加宽。但由于现场施工场地狭小、T梁吊装重量过大。同时需要在施工期间封闭公路而无法实施。
根据设计要求以及现场情况，这两座桥后改用增设箱型钢一混凝土叠合板组合梁的方式进行加宽。原桥边梁采用植筋及钢板加固的方式与新制梁体的横隔梁连接。在桥面铺装混凝土层内，除按要求设置桥面铺装钢筋网外，为避免或减小由于新增混凝土收缩变形在新旧梁结合处出现裂缝，增设了横向加强钢筋。设计时根据桥梁规范有关内容进行了计算分析，并采用有限元软件进行了复核。
设计时的计算工况包括施工阶段钢梁单独受力、成桥后组合梁受力、混凝土收缩徐变作用、汽车荷载、温度作用、基础沉降等并进行了组合。由于旧桥建成已接近10年，基础沉降基本完成，而新架设桥梁的墩台在荷载作用下将可能发生少许沉降。沿桥纵向，新增钢一混凝土组合梁采用简支体系，沉降不会在梁内引起附加内力；但沿桥横向，沉降会在固结的横连梁及桥面板连接处引起附加应力。当考虑新增墩柱相对于旧桥产生5mm的沉降后，梁端附近的钢横梁内的最大应力将达到209N／mm2。因此，在下部结构设计及施工时应对此进行重点控制，以防止基础沉降引起桥面开裂。
增设组合梁后，桥梁的承载能力和刚度均有所提高。以本工程为例，新增设的钢一混凝土组合箱梁的弯曲刚度为原桥T梁弯曲刚度的1.84倍，换算到单位宽度为1.13倍。因此，在活荷载作用下，新增加的组合梁在一定程度上可以对原桥起到卸载作用，从而提高了整个结构的承载潜力和安全性。
为了确保桥梁加宽施工的效率，在进行组合梁选择时，将桥面板确定为叠合板混凝土。叠合板指的是，根据施工需求，在一定规格的预制板上浇筑混凝土的方式，待其全部干涸之后便形成了组合形式的面板，在具体施工中，可以结合工程实际，在施工前期就预制好，在后续施工中直接应用即可，省去了大量桥面板施工的时间。需要特别注意的时混凝土叠合板的抗弯能力和抗剪能力需要满足具体施工需求。
桥梁加宽的施工顺序为：工厂预制钢结构；拆除防撞墩，部分凿除T梁悬臂端；对T梁进行进行凿毛、植筋；钢梁吊装就位，安装横连梁并与主梁拼接；安装预制板，混凝土桥面板悬挑部分支模；绑扎桥面钢筋；浇筑桥面后浇层混凝土及横连梁处的混凝土；现浇混凝土达到设计强度后，进行桥面铺装及附属设施施工。
结语：应用钢一混凝土组合梁加宽现有桥梁具有力学性能优良、施工方便、综合效益好等优点。减少新旧结构间变形不协调、增强桥面系横向连接和合理计算新旧结构的空间作用是组合加宽设计和施工中需要重点解决的问题，并需要开展进一步的研究工作。
参考文献：
[1]苌现伟.一种新型组合结构在桥梁工程中的应用[J].公路与汽运,2018(1):123-125.
[2]张鑫.钢-混凝土组合结构在桥梁工程中的应用与发展[J].北方交通,2014(s2):7-10.
论文作者:黄庆伟
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第3期
论文发表时间:2019/9/9
标签：组合论文; 混凝土论文; 桥梁论文; 结构论文; 桥面论文; 刚度论文; 荷载论文; 《建筑细部》2019年第3期论文;