简介
当桥梁达到使用寿命,或发现其结构损失并对其进行拆除,从经济角度和技术角度上看都是不可行、不合理的。由于长年的公路交通运输,早前已建设的桥梁已不能满足当今的交通负荷。同时对结构的安全系数要求也越来越高,最近的结构标准对结构的损害程度要求越来越严格,换句话说也就是风险越小了。针对这些问题,对现有结构是否适合当今和未来的使用情况,成为权威机构关注的焦点。
本篇文章对一座已有70年历史之久的拱桥的加宽进行了讨论和评价,进行评价的有两点:一是加宽了桥面,意味着在使用过程中结构发生了变化,二是当前标准比以前标准要严格。其挑战是检验现有桥梁在不再进一步加固条件下,能否符合新的运行标准和要求。
大桥现状
位于西班牙阿尔瓦塞特的Elche de la山拱桥跨度40m,建于1927年。是由著名工程师Eugenio Ribera(1864-1936)依照国家拱桥标准设计的。大桥双拱横跨塞古拉河,两挠肋间距3.1m,每根宽1m,纵深从起拱点1.08m至四分之一跨度处0.94m变化。每股拱的轴根据拱跨抬升1/10的比率成抛物线状,桥梁的支撑墙宽为1m。墙与墙中线之间的间隔为2m。桥梁甲板梁,即一个双肋状钢筋混凝土板和拱共同连接安装在拱顶上。桥墩由厚墙组成,用来抵抗由桥拱传递来的冲击力。结构包括引桥总长71.6m。
对拱结构外形进行钢筋加固,从而使此桥成为了复合建筑的先例。当大桥正在建设时,这些结构支撑着浇注水泥,在最后阶段被浇注在混凝土中,并组成拱的横断面。这项技术具有双重优势:省去传统复杂的临时脚手架,并且减少来自因山洪暴发而引起的在短时间内河水上涨的危险。
根据上述提到的官方公路桥标准,原大桥桥面宽6m,车行道宽4.5m,两边人行道宽0.75m。一旦人行道能够被拆除,车行道就能够加宽到甲板的整个宽度。对Elche-Ferez公路桥的改造工程,使大桥车道从6m加宽至9m。
计划
对拱桥进行加宽的概念设计包含了就地浇铸混凝土板这一项工作。对于这个问题,现存板层起到双重作用。一方面作为新板层中心部分的模板,另一方面对现存板层和新混凝土板之间起到连接作用,从而加宽桥梁。新混凝土层的最小厚度由新旧两板层之间的剪切力确定,这种剪切力使得两板层在不需要其它机械连接的条件下能够牢固相连。
为确保在使用条件下,新旧混凝土板能够共同作用,并保证在使用荷载条件下能够正常工作,特别是能够抵制新旧混凝土之间的裂缝产生,需要一系列保障措施:
—混凝土保护层依照一定的方法移除,桥面加宽后,现存横向钢筋嵌入新混凝土层。这样,借助于原有钢筋,完成新旧两混凝土层间的连接。去掉混凝土保护层后,上承板两边各加宽1.5m,在这区域的最大纵向剪切力是由于整体作用和弯矩决定的。
—于新旧混凝土层之间应用连接层。
—收缩变形的混凝土用来加宽桥梁上承板。
—在新混凝土层上进行加固用来控制裂缝产生。
对结构进行评价用来验证大桥能否适应新的使用条件。
评价
数据更新
对现有结构的评价的质量以信息质量为基础。因此,结构的信息编辑和更新是非常重要的一步。
因此,有相关大量的信息,在Rivera’s拱桥以上提到的国家标准和现有桥梁一系列研究是相联系的。此外,对Elche de la山拱桥编译信息过程指向源于最初的设计文件和图纸的部位。
根据可靠信息,设计出一种有限数据收集程序,可处理先前编辑的有效数据并弥补现有缺陷。外表检测同样可以避免结构的损坏,如裂缝、剥落或腐蚀信号。仅发现由于某种原因导致结构养护不善,而没有发现严重损坏或更进一步恶化。最终,土质勘察证实对桥梁基础条件的假设。土质实验显示来源于原设计可利用计算的这些假设和已测得的土质参数,特别是土的抗力是相符的。
假设
基于现有信息优于研究,几何尺寸、材料特性和外部检查结果的数据更新;根据现存桥梁的结构安全评估。假设桥面板根据计划已经加宽。虽然没有发现嵌入拱钢筋外面遮盖的混凝土出现散裂现象,但由于在混凝土和外形间缺少焊接,像这样在最大外力和极限状态下的损害是无法界定的。保守方式是在没有考虑混凝土保护层条件下判定拱的力度和稳定性。
干预
依照“计划”中描述的相当简单的施工程序,移去现存大桥表面和破损的部分后,沿着现有板层边缘去掉混凝土保护层,横向加宽1.5m,并在现有板层和新混凝土层间进行焊接。使用水力切割机技术来防止可能对现有桥梁产生的损坏。
在浇铸混凝土前,现有板层表面和粘合层已经过处理。在浇注桥面板悬臂时采用移动式模板。大桥完成铺设工作后进行荷载试验。
简易的结构解决方案和施工程序的采用,使得按时完成工程是可能的。实践证明不需再加固的这种结构符合新的使用条件。
资料来源:Structural Engineering International August 2005
有关数据
现场搅拌混凝土:135m3
概算总造价:42万欧元
完成时间:2002年

