浅谈高速公路桥梁设计中的安全性和耐久性问题

浅谈高速公路桥梁设计中的安全性和耐久性问题

随着我国高速公路建设规模的逐年扩大，高速公路建设的任务逐年加大，桥梁结构工程占相当大的比例。在西部跨越崇山峻岭中的高速公路,桥梁投资比例占高速公路总价一半以上以不足为怪。由于高速公路路线长,桥梁多,桥型各异,加之地质情况复杂多变,给组织桥梁施工带来困难。本文对公路桥梁设计中忽视结构耐久性不足的结果和造成公路桥梁的安全性和耐久性不够的主要原因做了详细的分析,并提出了相应的解决办法。1.桥梁安全状况和长期维护1.1施工质量问题国内外多座桥梁出现安全性和耐久性差的现象,一般的看法认为当前的工程事故主要是野蛮施工和管理腐败所导致。对于短期内发生的诸如突然破坏与倒塌,多是由于施工质量没有达到规范和设计要求,典型的问题包括材料强度不足和施工工艺不合格等;也有个别桥梁存在诸如偷工减料、以次充好等严重的管理问题,更是对桥梁安全造成致命的损害。1.2关于桥梁施工和使用期安全性的问题在承认施工存在问题的同时,也不可否认,在桥梁设计领域,特别是关于桥梁施工和使用期安全性的问题还有许多可以改进的地方。结构设计的首要任务是选择经济合理的结构方案,其次是结构分析与构件和连接的设计,并取用规范规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的安全性。2.合理安全的桥梁设计2.1后张法梁的维护在桥梁工程当中,在普通钢筋砼梁,先张法预应力梁,后张法预应力梁和现浇等跨连续梁等,大豆采用在预制场进行预制施工。结合到目前的施工要求,主要有一下几点值得注意:2.1.1大梁预制台座顶面要求采用钢板铺设,钢板厚度应在4mm以上,这主要从美观上考虑,使梁底平整光滑。2.1.2空心板梁的芯模要有刚度,定位准确、牢固,确保空心板梁顶板、底板和侧板厚度。大梁分二次浇注,先浇注底板砼,后安放芯模,并固定好,确保底板砼内在质量,再浇注腹板和顶板砼,要防止内膜上浮造成顶板厚度不足。2.1.3重视梁端封头砼,必须达到形状规则,断面垂直,尺寸精确。严格控制好大梁的长度,确保大梁上桥后,伸缩缝宽度一致,上下一致。2.1.4大梁浇注后应按规定及时进行洒水维护,养护期不短于14天,减少砼表面收缩裂纹,砼构件的拆模时间必须严格按规定要求执行,不得提早拆模,且拆模时密切注意不要损坏砼构件的外观。2.1.5各砼构件均严禁粉刷,且不允许擅自进行表面修饰。若确实需要表面修饰的砼构件们必须经主管的质量监督站检查并书面同意后方可进行,否则该分项工程的质量等级不得评为优良工程。2.1.6当后张法梁长在20m以上时,台座上应设置反拱,这是非常必要的,如某大桥施工中,我们对多跨25mT梁上拱值的实测,跨中上拱值为6～7cm,按桥面砼铺张装层设计厚10cm考虑,跨中仅有3～4m厚,不能满足设计要求,后采用了将桥面标高统一抬高5cm的调坡方案,才解决了铺装层厚度偏薄的问题,相应增加了数百方砼数量,虽不会过分降低大梁负载的能力,却加大了桥梁建造成本。因此对后张法大梁设置反拱应得到足够的重视,后张法梁设置反拱有两种方法:⑴台座法:一般将台座设计成向下拱的曲线。⑵模板法:与台座法不一样,模板法是将台座设置成水平,而且考虑将大梁模板上缘设计成两端高,跨中低,其差值为上拱值。上述两种方法要对大梁模板进行特别设计。2.1.7大梁之间纵向若为绞缝,则中梁两侧砼表面不应太光,应为毛面设置凿毛。只要确保边梁外侧表面平整光滑即可。这主要是确保绞缝砼的结合面粘结牢靠。2.1.8对于大梁张拉预应力筋的控制:要严格控制预应力张拉时间,实行强度和龄期双控,即在强度符合张拉要求的前提下,要求后张法预制梁板的养护龄期不小于7天,先张法预应力梁板的养护不小于7天,悬臂式支架浇注连续箱梁的养护龄期不小于5天,这样做能够较好的控制预应力梁收缩徐变引起的大梁不规则上拱。2.1.9关于梁板的存放:根据桥梁安装计划安排大梁预制顺序,大梁集中堆放使要考虑先吊装的梁的安放位置,必须满足便于龙门装车的要求,先吊装的先吊走,避免用吊车进行“翻梁”。采用就地预制的大梁最好能顺桥箱3布置台座,避免大梁转向引起效率低下、费用增加。就地预制的大梁顺序也需根据吊梁前进的方向合理安排,避免插花预制,引起费用增加。2.2桥梁吊装方案对于一个高速公路工程,有各式各样的桥型,有不同跨径的桥梁,因此对每座桥梁的大梁均要因地质宜制定出显影的吊装方案。吊装方法可选用吊机方案、架桥机方案、浮吊方案、人字扒杆方案等。一个较大的工程可能上述方案都可能采用:2.2.1空心板梁吊重的安装由于该方法效率高,一般作为首选方案,采用50吊车可以安装16m跨径一下的空心板梁(即吊重16t以下),吊16m梁必须采取加配重措施才能进行。对于超出吊重的大梁需采用两台吊机抬吊,但要求技术水平较高的吊装指挥。2.2.2架桥机的方法对于大桥和特大桥采用架桥机是最适宜的,对于中小桥不经济。架桥机可采用双导梁、单导梁等方法,材料可采用万能杆件,贝雷桁片,六四军梁及专用架桥机。目前架桥机可吊装50m长大梁(重约150t)以内的桥梁。2.2.3拆除砖门的悬挂方案使用于大桥、特大桥无河地段,该方案安全可靠,使用范围广。2.2.4浮吊方案对于某些吊车无法进去,而采用架桥机又不合算的桥梁,浮吊方案可能是最佳。2.2.5采用纵坡加横坡补充设计的方法对于吊车无法进去,架桥机太昂贵,又不能浮吊作业、工期不受影响的桥梁可采用人字扒杆吊装。该方案需要较高的吊装水平,工人素质要高。为达到支座安放平整、密贴,梁板横坡平顺的目的,在施工时,应根据纵横破情况,对支座上承面可提出调整纵坡或横坡的补充设计,如设置锲形钢板(防锈并与梁板固定),对支座下承面应通过垫石标高及几何尺寸的事先精确计算来指导和控制施工。支座安装后,要求对每个支座有无脱空或局部脱空现象进行仔细检查,确保支座安装密贴。车辆在未浇完铰缝的梁板上行使时,容易造成支座跑位,应该及时检查中作并进行调整。2.2.5.桥台伸缩缝宽度不一安装大梁时要特别注意伸缩缝位置必须满足设计要求。由于梁的长度误差,可能造成同一条伸缩缝宽度不一致,这时对于中小桥来讲,要确保桥台伸缩缝位置宽度整齐划一。因大多数桥梁除桥台外均采用桥面连续构造,桥台上方伸缩缝宽度一定要有保证。对于大桥或特大桥多为数跨一联,在其伸缩缝位置宽度要有保证。这些都需要安装大梁时进行调整。2.2.5.梁底两面线不均匀由于大梁上拱值的影响或支座安装的影响以及大梁厚度误差,可能会使大梁梁底相互不平整形成台阶。这一方面是通过控制大梁预制工艺,支座垫石标高的准确来实现。另一方面通过梁板安装进行调整来实现梁底齐平。2.2.5.3.桥安装安全桥梁吊装过程中容易出现安全事故,必须作为头等大事来考虑,安全第一摆在首位,因此对吊装过程中的各个环节都应引起高度重视。3.营运期成本管理桥梁安全性和耐久