维普资讯 http://www.cqvip.com 九新公路淀浦河桥 王萍华 ◎ （上海兰德公路工程咨询设计有限公司） 摘要：本文介绍一种利用轻骨料陶粒混凝土减轻上部结构荷载，提高下部结构承载能力的措施进行危桥改建的新 途径，避免了拆除下部结构，取得了加快施工速度，降低造价，提高荷载等级的效果。 关键词：轻骨料陶粒混凝土；下部结构验算；单悬臂变截面预应力梁设计 １ 工程概况 ２ 改建方案的比较 淀浦河桥位于松江区九新公路上。老桥跨径组合为 ２０．２２＋２９．０２＋２０．５＆ｎ，桥面行车道宽＆ｍ，桥面两边设有人行 道，人行道宽度为０．７５ｍ，桥总宽为１０．１ｍ，桥全长６９．７７ｍ， 根据荷载检测结果及该桥的实际情况，选择了两种改 建方案进行比选。 ２．１方案一 上部结构体系为单悬臂加挂孔的悬臂梁桥。单悬臂梁为变 截面钢筋混凝土Ｔ梁，挂孔为等截面简支钢筋混凝土Ｔ 梁。下部结构为桩柱式钻孔桩桥台与桥墩。老桥原设计的 荷载等级为汽一１５级、挂＿８０。该桥始建于７０年代。经过几 十年的行车荷载与自然条件作用，悬臂梁及挂梁均已出现 老桥全部拆除重建。为了避免新老桥墩和桥台下部结 构施工时干扰，在保证航道要求的前提下，重建的桥梁墩 台必须避让老桥墩台，因此重建三孔跨径为２２ｍ＋３５ｎ１＋ ２２ｍ的简支梁桥，２２ｍ跨径梁采用先张法预应力混凝土空 心板梁，梁高９０ｃｍ；３５ｍ跨径梁采用后张法预应力混凝土 多处０２ｑ）．￣＇ｎｍ的裂缝，梁底混凝土剥落、主筋裸露并锈蚀 Ｔ梁，梁高１７５ｃｍ。下部结构桥台采用双排桩柱式桥台，桥 严重。尤其是墩顶负弯矩部位由于未采用预应力工艺，在 墩采用桩基立柱式桥墩。 自重作用下，混凝土梁受拉区裂缝更为严重，最近经上海 市政工程质量监督检测站对桥梁的调查与病害检查，并按 汽一１５级荷载试验检测后认为，上部主梁已不能满足汽一 ２２方案二 老桥上部结构拆除，保留下部结构。采用与原结构体 系相同的悬臂加挂梁的结构，截面型式同原结构。主梁和 挂梁的截面高度同老桥，桥面标高基本不变，两端桥台处 承载能力，决定上部Ｔ梁采用轻骨料陶粒混凝土，其比重 为２．（ＫＮ／ｒｒ？，以减轻上部结构的自重。 经综合比较两方案的优缺点如表１： 表１ 比较项目 方案一 方案二 １ ５级设计荷载要求，并定性为危桥，建议拆除重建。松江 新公路的交通量及通行过桥的汽车荷载等级情况，该桥时 区公路署委托我公司对该危桥进行改建设计。根据目前九 标高保持不变。为了满足提高设计荷载等级后下部墩台的 有集装箱重车通过，故该桥改建时要求提高设计荷载等 级，按汽一２０级设计荷载，挂一１００验算荷载进行改建设计， 见图１。 老轿拆除上作量 上下结构全部拆除』作量人．木下作业 多．包括潜木员切害ｊ旧桩 仅拆豫上部结构』作量小．毋瘴木下作业 重建 作量 ● ｒ － 上下部全部重建圬上及打桩』作多 仅建上概 作量少 由于中孔截面高度人．为保证通航要求． 维持原有桥面及桥面标高．墓本上不增加桥头 桥头接坡 ‘ ■ ＿ ＼ ・ ｒＬ—』一一’１ ｆ———．————— ｒ ・…－￣ｙ一 需升高坼匾相应桥头接坡增加 脒中孔钢筋混凝土Ｔ粱跨度较人．架设有 一接垃 变硪面预应力肇｛｜Ｉ作癣攮。 设也有一定难度． 一粒混 土使用较少．■新材科．需售ｌ由有芙专 １ －＾ｔ 施上难度 定难鹰－其余边孔预制架设均较简易 业部门 低 较纽 图１ 上工外 部 期 高 长 俺洁．平 线条好■优美 承藐鳇力 上下部结构均可按汽－２０擐设计。挂－Ｉ∞ 上部结构可按汽－２ｏ擐设计．挂－Ｉ∞验氟下部结 验算 构经验算也可迟到汽．２ｏ级．挂－Ｉ∞。． 上 咯Ｎ。．３ ２００２ ３１ 维普资讯 http://www.cqvip.com ◎ 综观上述优缺点比较，方案二除施工难度较方案一大 外，其余各项比较项目均优于方案一，且最终设计荷载也能 满足要求，因此经与业主商确后选择方案二进行改建设计。 ２３下部结构提高承载能力的论证 方案二采用轻骨料陶粒混凝土上部结构，减轻了桥梁 恒载，是提高下部结构承载能力的主要依据。经调查，目前 下部结构使用至今及汽一１ ５级荷载试验均无明显沉降现象 片主梁组成，梁与梁之间用横隔梁连接，在墩顶及悬臂端处 的横隔梁特别加强，以保证全桥的整体作用，相邻翼板用混 凝土湿接头刚性连接。挂孔虽然支承在悬臂梁的牛腿上，但 桥面在该部位采用桥面连续。桥台采用ＧＴＦ高弹塑伸缩 缝，桥台和桥墩均采用ＴＹＣＢ３００－－４２圆板冠状支座，悬臂 梁牛腿上设置ＴＹＣＢ２５０－－２８圆板冠状支座。 ３２＿１单悬臂梁 和结构损坏情况，因此认为只要改建后桥梁上部结构按 汽＿２０级、挂一１００的荷载传递到墩台的垂直力（恒载、活载 锚固孑Ｌ跨径为２０．１９（２０．５３）ｍ，悬臂跨径为６．７５ｍ，Ｔ梁 上缘宽 １．６￣ｎ，其中预制梁部分为１．４￣ｎ，现浇湿接头为 之和）小于原有上部结构按汽一１５级、挂＿８０的垂直力，就 ０ ，翼缘板根部厚１５ｃｍ，端部厚８ｃｍ，粱高桥墩支点高为 可以认为改建后的下部结构能满足汽 ０级、挂一１００的设 计荷载，表２汇总了验算结果： 表２ 改建前老椤 垂直力∞ 改建后新椤 垂直力∞ 桥墩 桥台 桥墩 桥台 汽一１５级 ８０ ４８ 汽－２０级 ９４ ５６ 挂—８Ｏ ９１ ６７ 挂一１００ １１４ ８４ 上部恒载 ４１９ １１９ ３３５ ９６ 汽＋恒载 ４９９ １６７ ４２９ １５２ 挂ｑ亘载 ５１０ １８６ ４４９ １８Ｏ 上表计算表明利用老桥下部结构改建的新桥，其所承 受的汽一２０级、挂－１００的垂直力，无论是桥墩还是桥台均 比老桥承受的汽一１５级、挂＿８０的垂直力为小，因此可以认 为下部结构设计荷载标准已得到了提高。 ３ 上部结构设计 ３１设计规范及技术标准 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（ＪＴＪ ０２３－－８５） 《轻骨料混凝土结构设计规程》（ＪｃＪ１ ２－９９） 设计荷载：汽一２０级，挂一１００ 横断面布置：Ｏ．３ｍ（栏杆）＋０＿７５ｍ（人行道）＋＆ｍ（机动车道）＋ ０．７５ｍ（人行道）＋ｎ３ｍ（栏杆） 主要材料： 陶粒混凝土：ＣＬ４５ 钢绞线：采用ｔｐｊ１５．２４高强度低松弛预应力钢绞线，标准强 度＝１８６０ＭＰａ。 ３２截面型式及构造： 为了充分利用原有墩台及减轻重量，保持原有桥梁的 受力图式，梁的跨径、截面尺寸基本上维持原状。全桥有六 ３２ 上 么咯 ２３０ｃｍ，跨中为１３０ｃｍ，桥台处为１１０ｃｍ，腹板厚度为 １８ｃｍ，支点部分２．（ｈ－ｎ范围内逐步加宽为４０ｃｍ，Ｔ梁马蹄宽 ４０ｃｍ，蹄高２５ｃｍ，蹄高加腋１２ｃｍ。 ３２２挂孔 挂孑Ｌ跨径为１６．４８ｍ，梁高１．３ｍ，上缘宽度及翼板厚度 与悬臂梁相同，腹板厚度为１７ｃｍ，支点牛腿部分腹板厚 ４０ｃｍ。 ３３预应力索布置 ３３＿１悬臂梁 根据计算弯矩包络图，采用２Ｎ１、Ｎ２、２Ｎ３索，Ｎ１索为 ２根ｔｐｊｌ５．２４，采用ＯＶＭ１５１３—２扁锚，分别锚固在近桥台支 点上缘和锚固孔近桥墩匕缘，用以承受锚固孔下缘正弯矩。 Ｎ２索为８根ｔｐｊ１５．２４，采用ＯＶＭ１５－８锚具，分别锚固在支 点上缘和中孑Ｌ牛腿下端，通过二次弯上弯下用以承受悬臂 梁全长范围内的正弯矩和负弯矩。Ｎ３索为２根ｔｐｊ１５．２４，采 用ＯＶＭ１５Ｂ－２扁锚，分别锚固在锚固孔跨中附近和中孔 牛腿下端，用于补充承受悬臂梁的负弯矩。 ｝２挂孑Ｌ 采用１２一，ｐｊ１５２４钢绞线，每二索一组，采用 ＯＶＭ１５１３－２，在二端弯起锚固在牛腿上，用以承受简支梁 正弯矩。所有预应力索均采用两端张拉，张拉方式为双控， 张拉控制应力为１３９５ＭＰａ。 ３３３结构计算 ａ、活载荷载横向分布系数计算 锚梁：先计算等刚度条件变换为常截面简支梁（跨度 边孑Ｌ跨径）的抗弯惯矩和抗扭惯矩，然后按刚接板法计算横 向分布系数。 对于悬臂和吊梁组成的整个中跨（跨度为２倍悬臂 长＋吊梁跨度），求得等刚度简支梁的抗弯惯矩和抗扭惯 矩，然后按刚接板法计算横向分布系数。 ｂ、恒载内力计算 悬臂梁的截面内力沿梁厂方向不但数值有变化而且 维普资讯 http://www.cqvip.com ◎ 还有正、负弯矩的变化，采用影响线计算恒载内力，内力表 ６．１搭设人行便桥 达式为Ｓ＝ｆ ｌｇｘｙｘｄｘ 由于该公路在镇上，机动车可以绕道行驶，因此，仅在 挂梁按一般的等截面简支梁计算恒载内力。 ｃ、活载内力计算 原桥边搭设了一座临时人行便桥后，即可创造封闭施工条 件。 悬臂梁和挂孔按照静定结构体系的影响线，按照纵向 ６２拆除旧桥上部结构。 最不利位置计算出各截面的最大活载内力，再乘以相应的 ６．３在桥头接坡二侧预制悬臂梁和吊孑Ｌ。 活载横向分布系数。 ６．４在桥墩和桥台之间架设用５片贝雷拼装的导梁，将已 ４ 配筋和配索计算 完成的悬臂梁从导梁面纵向拖拉就位。 雷设置一跨墩龙门，通过跨墩龙门将从导梁拖到桥墩的悬 先按承载能力极限状态进行配索估算，然后根据施工 ６５在桥墩二侧打入桐木桩排架，搭设临时支墩，用４片贝 阶段各种工况和使用阶段进行各个截面的应力验算。见图 ２ 墨 ｛、 ，； ；；每；＝＝；一…一 ＿＝＝ｉ＝…—ｉ 筝 一≥＿一一一三；象 ＝＝ ＝＝＝＝＝ ‘‘叫 ‘ ’…－ ・ ．－ －－ 。一 ・ 《譬 相 ． 鉴军 图 ２ ５ 陶粒混凝土的配比及施工特点 ５．１本桥配制的陶粒混凝土原材料为： 页岩成球陶粒，容重８００级； ５２５＃普通硅酸盐水泥； 掺加石洞口电厂一级灰（风选）； 黄砂（细度模数）２６； ＲＨ１１００高效外加剂； 现场检验：陶粒容重、湿颗粒容重、含水率、级配； 拌合物：坍落度、密度、抗压强度。 ５２配比： 水泥：黄砂：陶粒：粉煤灰：总水量：外加剂 ３６８：６６９：５８８：１２０：１８０：４ ５．３拌和设备采用强制式拌和机。 ５．４陶粒运输及堆放过程中应保持颗粒混合均匀，减少离 析。堆放高度不超过 ｍ，使用前一天进行预湿。但使用时应 滤干水分。并经常对陶粒的湿颗粒容重、含水率进行测定。 ５．５拌和物从搅拌机卸料起到浇入模内止的延续时间不 宜超过４５分钟。 ５．６实际试样结果： 轴心抗压强度５８．９ＭＰａ，棱柱体抗压强度６３．７ＭＰａ，弹 性模量２．５ １＊１ ０４ＭＰａ，劈裂抗拉强度２．４ＭＰａ。 ６ 架梁方案 臂梁一端吊起，另一端在桥头接坡上用汽车吊吊起，二端抬 吊横移就位。 ６－６边孔悬臂梁就位后，再在悬臂梁间架设一付用四片贝 雷拼装的双导梁，通过导梁将在岸边预制好的吊孔移运就 位。 ７ 结束语 上海公路上中小跨径自５０年代以来曾修建了大量以 前苏联标准图为版本的钢筋混凝土Ｔ梁桥，这些桥梁所采 用的下部结构形式，桥墩多为桩式，桥台有重力式和桩式二 种，由于上海地处软土地带，重力式桥台沉降严重而桩式墩 台沉降较小，特别是后期修建的墩台由于设计桩长不断增 加沉降更小，钢筋混凝土Ｔ梁虽然缺点颇多，但其唯一的 优点是自重较轻，空 １２＂板梁无法与之相比拟，因此，桥梁改 建时不得不拆除下部结构重建新桥，拆建一座桩式墩台远 比新建一座桩式墩台来得麻烦，既要考虑新建时新旧桩位 避让，迫使跨径增大，还必须要有潜水员进行水下作业，切 割凿除旧桩头使之不露出河底，才能保证航道通航安全。 九亭公路淀浦河桥的危桥改建方案为上海公路中中 小跨径旧桥改建找到了一条因地制宜充分利用下部结构的 新途径，对于一些设计荷载等级相差不大，使用状况尚好的 下部结构，可以充分利用不必拆除，降低了造价，缩短了工 期。由于轻骨料混凝土的容重较普通混凝土减少约２０％，所 以应用轻骨料陶粒混凝土对于恒载占总荷载比重较大的梁 式桥梁，不仅对减少下部结构负载有利，且对上部结构内力 的减少也极为有利，从而可以减少钢筋用量，显然使用和推 广轻骨料是有利于提高技术经济指标，降低造价的措施。 笔者就九亭公路淀浦河桥的改建设计，浅述自己粗浅 的认识，望能抛砖引玉，供行业同仁参考指正。 上冯么咯Ｎ。．３ ２００２ ３３