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中交第二公路勘察设计研究院有限公司河北省交通规划设计院二〇一〇年十一月京港澳高速公路涿州（京冀界）至石家庄段既有桥梁承载能力评定、加固与拼宽改造专题研究成果汇报1.专题研究内容与依据2.既有桥梁现状概述3.承载能力评定结果4.设计荷载标准研究5.桥梁拼接方案研究6.新旧基础沉降差控制7.既有桥梁处置对策汇报提纲一.专题研究内容与依据立足于为京港澳高速公路改扩建设计服务，结合京石段既有桥梁的结构形式和现状，专题确定以下研究内容：1）既有桥梁承载能力评定与设计荷载等级确定；2）既有桥梁拼宽方案研究；3）新旧基础整体沉降差控制研究；4）既有桥梁改建对策研究。研究依据：1）京石段既有桥梁施工设计图与竣工资料，河北省交通规划设计院，1989-1993；2）京港澳高速公路涿州至石家庄段改扩建项目桥梁检测报告，河北省交通规划设计院，2010.7。京港澳高速公路京石段现有桥梁356座，其中特大桥3座，大桥6座，中桥34座，小桥323座。上部结构以空心板为主，18m跨径以内全部采用钢筋混凝土空（实）心板结构，20m跨径采用预应力空心板和预应力混凝土I梁，25m跨径采用预应力混凝土T梁或I梁。空心板,252,71%实心板,72,20%T型梁,5,1%I型梁,2,1%箱梁,4,1%空心板+箱涵,19,5%空心板实心板T型梁I型梁箱梁空心板+箱涵小桥,311,87%大桥,6,2%特大桥,3,1%中桥,34,10%特大桥大桥中桥小桥二.既有桥梁现状■桥梁概况■养护历史■一般检测结论■详细检测结论■典型病害分析二.既有桥梁现状■桥梁概况■养护历史■一般检测结论■详细检测结论■典型病害分析京石段桥梁在过去运营中发现预制板桥出现单板受力现象后，进行改造处置，处置方法是凿除原有桥面铺装，在空心板植筋，上铺双层钢筋网并与植筋焊接，浇筑18cm厚的C40防水混凝土，根据冀星公司提供资料，已改造小跨径空心板占34%（按半幅计）。桥面铺装整体化改造空心板植筋构造图京港澳高速涿州至石家庄段改扩建工程根据《京港澳高速公路涿州至石家庄段改扩建项目桥梁检测报告》（2010年7月）的结论：（1）京石高速全线356座桥梁上部结构普遍整体完好，未出现影响结构承载力的病害。空心板情况良好，此类结构可以进行拼接。（2）下部结构主要病害是是台身、台帽出现竖向裂缝和斜向裂缝，初步判断由地基不均匀沉降、温度效应、台后土压力增大引起。序号技术状况数量(座)所占百分比（%）1一类205.6%2二类30184.6%3三类359.8%4四类00%5五类00%6合计356座桥梁技术状况评定等级分类统计表二.既有桥梁现状■桥梁概况■养护历史■一般检测结论■详细检测结论■典型病害分析京港澳高速涿州至石家庄段改扩建工程跨度（m)类型数量主要病害4简支板2台身竖向裂缝、斜向裂缝，台帽梁竖向裂缝、露筋。6简支板桥208简支板桥413简支板桥216简支板桥215连续板桥225南拒马特大桥连续T梁1主梁翼缘板纵向裂缝，主梁麻面、露筋一般性检查评定为三类桥的典型病害汇总■桥梁概况■养护历史■一般检测结论■详细检测结论■典型病害分析二.既有桥梁现状京港澳高速涿州至石家庄段改扩建工程根据《京港澳高速公路涿州至石家庄段改扩建项目桥梁检测报告》（2010年7月）详细检测的结论：（1）大部分桥梁的恒载（桥面铺装层）均有不同程度的增加，对桥梁的长期运营带来不确定因素；（2）绝大部分桥梁结构混凝土抗压强度实测值高于原设计强度等级；（3）混凝土碳化深度均小于钢筋混凝土保护层实测厚度；（4）保护层完好，钢筋的锈蚀状态为不确定或没有锈蚀；（5）绝大部分钢筋混凝土保护层厚度实测值均比设计值大，满足要求。耐久性问题尚没有影响到承载能力！二.既有桥梁现状■桥梁概况■养护历史■一般检测结论■详细检测结论■典型病害分析京港澳高速涿州至石家庄段改扩建工程全线264座桥台存在竖向裂缝，一般均竖向通长台身及台帽，缝度较大，最大达1.4mm。原因：温度效应；地基不均匀沉降；伸缩缝和支座失效导致台后土压力变大。影响：不影响承载能力，影响耐久性和外观。应力已经释放，沉降已经稳定。处置措施：封闭裂缝；检修伸缩缝并更换支座。二.既有桥梁现状■桥梁概况■养护历史■一般检测结论■详细检测结论■典型病害分析京港澳高速涿州至石家庄段改扩建工程1.桥台竖向裂缝2.桩柱式墩台帽梁竖向裂缝全线共107座桩柱式墩台帽梁存在竖向或竖向通长裂缝，一般均位于墩柱上方或两墩柱中间位置，缝宽均小于0.2mm，并伴有渗水、碱蚀.（小于0.2mm不管；大于0.2mm灌缝后封闭,防腐涂装）原因：由于支座失效（板式橡胶支座老化或采用简易支座失效），在主梁与墩台帽梁的温度差作用下，帽梁变为偏心受拉构件。影响：对承载能力影响较小，对耐久性影响较大。处置措施：封闭裂缝；检修伸缩缝，更换支座。二.既有桥梁现状■桥梁概况■养护历史■一般检测结论■详细检测结论■典型病害分析京港澳高速涿州至石家庄段改扩建工程3.支座情况：全线共3座桥梁支座出现过大剪切变形、各层胶体外鼓不均匀、胶体老化、胶体开裂、局部脱空；简直板桥绝大多数采用简易支座，存在老化现象。影响：可改变桥梁的受力图式，影响极大。处置措施：更换支座。支座老化渗水支座局部脱空二.既有桥梁现状京港澳高速涿州至石家庄段改扩建工程■桥梁概况■养护历史■一般检测结论■详细检测结论■典型病害分析4.空心板横向裂缝：全线共有26座钢筋混凝土空心板桥空心板底面出现横桥向裂缝原因：受力裂缝，钢筋混凝土构件允许开裂，裂缝宽度现值0.2mm。影响：不影响承载能力，影响耐久性和外观。处置措施：优先选粘钢被动加固，如板厚不满足粘钢要求，则粘碳纤维布加固横向裂缝（已修复）横向裂缝（未修复）二.既有桥梁现状■桥梁概况■养护历史■一般检测结论■详细检测结论■典型病害分析京港澳高速涿州至石家庄段改扩建工程5.全线共有172座桥出现空心板铰缝勾缝砂浆脱落，铰缝处开裂渗水、碱蚀泛。原因：桥面铺装和铰缝损伤严重，存在单板受力现象。影响：影响耐久性，受力图式可能发生变化。处置措施：重做桥面铺装或下部结构横向钢板条（跨中、4分点）二.既有桥梁现状京港澳高速涿州至石家庄段改扩建工程■桥梁概况■养护历史■一般检测结论■详细检测结论■典型病害分析铰缝损坏三.既有桥梁承载能力评定■概述■简支板桥■钢筋砼连续空心板■预应力连续空心板■预应力T梁根据桥梁检测报告，并结合设计竣工资料，选择40座典型桥梁（涵盖京石段最常用的6米、8米、13米、15米、16米、18米、20米、25米桥梁）进行承载能力和正常使用极限状态评定。考虑因素：1）拼宽对横向分布系数的影响；2）病害影响；3）养护历史：加固和桥面铺装整体化改造；4）连续结构解短的影响。京港澳高速涿州至石家庄段改扩建工程概况：简支板桥的跨径有4m（实心板）、6m（斜交角15°内为实心板，斜交角大于15°为空心板）、8m（空心板）、13m（空心板）、16m（空心板）计算假定：已进行单板受力改造：采用18cm水泥混凝土桥面整体铺装,考虑已经使用一段时间，可能存在一定磨损，故考虑其中12cm参与受力，6cm作为安全储备，并加铺10cm沥青铺装层。未进行单板受力改造：拟采用15cm水泥混凝土桥面整体铺装，考虑其中12cm参与受力，6cm作为安全储备，并加铺10cm沥青铺装层。三.承载能力评定■概述■简支板桥■钢筋砼连续空心板■预应力连续空心板■预应力T梁京港澳高速涿州至石家庄段改扩建工程三.承载能力评定■概述■简支板桥■钢筋砼连续空心板■预应力连续空心板■预应力T梁京港澳高速涿州至石家庄段改扩建工程承载能力评定结果：满足85规范和04规范要求，具备一定的安全储备。正常使用极限状态评定结果：裂缝宽度验算满足85规范和04规范要求。该类桥仅进行病害处理即可直接进行拼宽。跨径(m)抗弯抗剪抗裂处置措施4满足满足满足适合拼宽6满足满足满足适合拼宽8满足满足满足适合拼宽13满足满足满足适合拼宽16满足满足满足适合拼宽15m标准跨径钢筋混凝土先简支后连续空心板桥，京石全线共有14座，跨数分别为2-6跨，不同跨数的桥梁上部结构设计类似。18m标准跨径钢筋混凝土先简支后连续空心板桥有1座，2跨一联。计算假定：已进行单板受力改造：采用18cm水泥混凝土桥面整体铺装,考虑已经使用一段时间，可能存在一定磨损，故考虑其中12cm参与受力，6cm作为安全储备，并加铺10cm沥青铺装层。未进行单板受力改造：拟采用15cm水泥混凝土桥面整体铺装，考虑其中12cm参与受力，6cm作为安全储备，并加铺10cm沥青铺装层。三.承载能力评定■概述■简支板桥■钢筋砼连续空心板■预应力连续空心板■预应力T梁京港澳高速涿州至石家庄段改扩建工程跨度（m）跨中抗弯支点抗弯抗剪抗裂处置措施2-15满足满足满足满足适合拼宽3-15满足满足满足满足适合拼宽4-15满足满足满足满足适合拼宽5-15满足满足满足满足适合拼宽6-15满足满足满足满足适合拼宽2-18满足不满足满足满足加固后拼宽三.承载能力评定■概述■简支板桥■钢筋砼连续空心板■预应力连续空心板■预应力T梁京港澳高速涿州至石家庄段改扩建工程京石段有3座预应力混凝土连续空心板桥，分别为漕河桥、龙泉河大桥和九龙河大桥，施工方法为先简支后连续，3座桥的上部结构采用相同的标准设计。拼宽后承载能力验算结果为跨中正弯矩承载能力不满足85规范和04规范要求，需要进行加固处理。（单就承载能力）三.承载能力评定■概述■简支板桥■钢筋砼连续空心板■预应力连续空心板■预应力T梁京港澳高速涿州至石家庄段改扩建工程跨度跨中抗弯支点抗弯抗剪抗裂处置措施漕河不满足满足满足满足加固后拼宽龙泉河不满足满足满足满足加固后拼宽九龙河不满足满足满足满足加固后拼宽三.承载能力评定■概述■简支板桥■钢筋砼连续空心板■预应力连续空心板■预应力T梁京港澳高速涿州至石家庄段改扩建工程跨度跨中抗弯支点抗弯抗剪抗裂处置措施北拒马、南拒马西幅不满足满足满足满足加固后拼宽南拒马东幅、唐河西幅不满足满足满足满足加固后拼宽唐河东幅满足满足满足满足已加固可拼宽沙河西幅不满足满足满足不满足加固后拼宽沙河东幅满足满足满足满足直接拼宽扩建段有3座预应力混凝土连续T梁桥、1座预应力I梁桥，拼宽后承载能力验算。三.承载能力评定■概述■简支板桥■钢筋砼连续空心板■预应力连续空心板■预应力T梁京港澳高速涿州至石家庄段改扩建工程根据目前的计算结果，综合考虑安全性、经济性，我们做出以下初步结论：（1）“老桥老标准”：既有桥梁按85规范控制，考虑恒载增加，拼宽及病害影响，能满足85规范的桥梁，不进行加固，直接进行拼宽。（2）“老桥部分新标准”：考虑恒载增加，拼宽及病害影响，不能满足85规范的桥梁，先加固，加固后承载能力按照04规范控制，然后进行拼宽。（3）“新桥新标准”：新拼宽部分桥梁的设计标准按照04规范控制。四.老桥设计荷载标准研究五桥梁拼接方案研究研究内容：根据京石段桥梁实际情况，结合初测验收时专家建议，选择5种情形进行研究：1）10m跨径以内整体现浇板拼接预制空（实）心板：K123+875；K215+616；2）13m-18m跨径预应力砼空心板拼接钢筋砼空心板：K215+5483）20m跨径预应力空心板拼接预应力空心板：以漕河桥为例4）25m跨径T梁拼接T梁：以沙河特大桥为例5）20m跨径矮T梁拼接预应力空心板：以漕河桥为例■研究内容■研究成果■建议解决问题：1）新、旧上部结构混凝土收缩徐变差控制；2）新、旧基础整体沉降差容许值控制及研究；3)新、旧上部结构拼接构造设计；京港澳高速涿州至石家庄段改扩建工程1.钢筋混凝土整体现浇板拼接钢筋混凝土预制空心板（正桥、斜桥）跨径8m以内的空心板板厚较小，如果采用预制板并用铰缝连接，铰缝高度小，横向连接较弱，可能在重车作用下破坏而导致新拼宽部分出现单板受力现象（原桥已出现单板受力现象）。所以8m跨径内的板桥拟采用钢筋混凝土整体现浇板桥拼接。五桥梁拼接方案研究■研究内容■研究成果■建议京港澳高速涿州至石家庄段改扩建工程五桥梁拼接方案研究■研究内容■研究成果■建议京港澳高速涿州至石家庄