不同类型桥梁加固措施

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  [摘 要]大件设备运输过程中,地面桥梁的安全通行是整个工程质量至关重要的一环。本次对1000KV特高压南阳站主变运输工程,运输途中的部分典型桥梁不满足车组通行条件,针对这些桥梁的具体特点实施了针对性的加固措施,确保了特高压南阳站变压器运输项目的安全实施,具有良好的科学性、安全性、经济性和可靠性。对国内其他同类型项目的大件设备运输具有很好的借鉴、指导作用。
  [关键词]特高压;桥梁;加固
  中图分类号:TU315 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)37-0272-02
  1 引言
  河南电力博大实业有限公司承运的1000kV特高压南阳站主变运输项目,其设备外形尺寸大、运输重量重(397吨和345.5吨)、设备数量多(8台)、到货期集中。该项目主变设备由厂家经水路运输至河南省周口港,在港口用桅杆吊吊装卸船转载,然后经公路运输至南阳站施工现场。
  周口港至南阳站的公路运输车组采用“18+18”桥式车组,车组总重696吨,总长93米,周口港至南阳站的公路运输距离280km,途经地面桥梁217座。安全通行沿途各地面桥梁对本工程的顺利完成具有至关重要的作用。
  2 运输车组验算荷载模型
  为确保设备运输万无一失,承运单位委托各专业桥梁验算和检测机构,按照桥梁的不同跨度、不同等级,对沿途桥梁进行了详细验算。
  相应的车组验算荷载模型及验算荷载如图1,2:
  通过桥梁的验算与深入分析论证,结果显示绝大部分桥梁能够满足车辆的安全通行要求,但也存在部分不满足通行条件的桥梁,需要进行加固处理。
  3 沿途典型桥梁的加固处理
  对于验算过程中承载能力不足,不能满足主变桥式车组通行的桥梁,根据不同原因制定对应的加固方案[1]。
  3.1 跨度较大、跨中弯矩过大的桥梁
  代表桥梁:东沙河大桥。
  东沙河大桥全长406.1米,共计10跨,单跨跨径40米,桥梁上部结构形式为预应力混凝土组合箱梁桥,下部构造采用单排四柱式墩台,钻孔灌注桩基础。设计荷载汽—超20,挂—120。该桥是周口环城的重要通道桥梁,由于桥梁跨度达40米,主变运输车辆通行时,制约性的因素为跨中弯矩,考虑到桥梁下部沙颍河是通航河道,且综合考虑工期、造价等因素,在桥梁跨中进行下部支撑的方式难以施行,最终确定了“桥上桥”的加固方法[2],即在原桥梁中心线处架设长406米、宽9米,高3米的装配式钢桥[3],加固施工图见图3。该“桥上桥”加固方法的实施,有效降低了主变车组通行时的跨中弯矩,使其降低至原值的2/5,大大提高安全性,顺利完成了主变运输通行。
  3.2 年久失修,桥梁等级较低的桥梁
  代表桥梁:三里河桥、袁店河桥,均位于方城县城西省道S331线上。
  三里河桥跨径8×16m,共8孔,全长134m,桥面宽9.0m。桥梁上部结构为钢筋混凝土工字型简支梁,预制微弯盖板,下部结构采用双柱式桥墩,轻型桥台;设计荷载:汽—15,挂—80,由于该桥修建于上世纪70年代,经过30多年的使用,主梁跨中存在大量竖向裂缝,支点附近存在斜向裂缝,上部微弯板有纵向贯通裂缝,桥梁病害非常严重,目前标定等级为5t危桥。
  袁店河桥跨径10×16m,共10孔,全长164m,桥面宽11m。桥梁上部结构为钢筋混凝土空心板,预制微弯盖板;下部结构采用双柱式桥墩,轻型桥台。设计荷载汽—15,挂—80,该桥修建于上世纪80年代,目前桥梁存在较多病害。
  针对以上这两座桥梁的状况,制约因素主要是桥梁跨中弯矩和端部剪力过大,采取了如下加固方式:在每跨桥下的1/4/、1/2和3/4处分别设置一道横向临时支撑,横向临时支撑下部采用混凝土基础,固定钢管立柱,然后上部架设工字钢的结构,跨中支撑的加固方式使得桥梁跨中弯矩大大降低,使其降低至原值的1/16,而端部剪力则降低至原值的1/4[4,5]。加固施工图见图5。此外,针对三里河桥上部微弯盖板纵向裂缝的情况,采取了在桥面铺设钢板的方式,以增加桥梁表面的整体性,完成了特高压主变运输通行。
  3.3 端部剪力超出荷载要求的桥梁
  代表桥梁:北汝河大桥。
  北汝河大桥位于许平南高速K162km+50m处,跨径10×30m,共10孔,全长306m,桥面宽24m。桥梁上部结构形式为预应力空心板简支梁桥,下部构造采用单排四柱式墩台,钻孔灌注桩基础。设计荷载汽—超20,挂—120。通过验算得知,由于该路段的铺装层较薄,使得各桥板的横向连接性较差,主变运输车辆通行时,桥梁下部支座附近的主梁受力不均衡,使得部分桥板的端部剪力过大,成为制约性因素。综合考虑工期、造价、施工环境(高速路段)等因素,确定了“桥板结合处铺设钢板”的加固方法[6],以使得支座附近主梁的受力趋于均匀。具体加固方法为:在原桥梁上下桥结合部以及中间9座桥墩所对应的桥面位置铺设钢板,钢板两端做出斜坡避免高差形成冲击,加固施工图见图7。同时制定详细周密的铺设、拆除和保通方案,在每次主变运输车组通行该桥前半小时完成铺设、通过后立即拆除,确保了主变运输车组的安全通行,也降低了对该高速路段的交通影响。
  3.4 因病害导致承载能力下降的桥梁
  代表桥梁:孟庄分离式立交桥、张寨分离式立交桥
  孟庄分离式立交桥与张寨分离式立交桥均位于永登高速尉许段,在2011年的公路系统国检期间,检查出这两座桥均存在相關病害,其主梁端部位置存在斜向裂缝,需要进行补强处理。
  孟庄分离式立交桥位于永登高速尉许段227km+096m处,跨径3×16m,共3孔,全长50m,桥面宽24m。,桥梁上部结构形式为预应力混凝土组合箱梁桥,下部构造采用单排四柱式墩台,钻孔灌注桩基础。设计荷载汽—超20,挂—120。