G204日照城区段付疃河大桥拓宽改造方案分析

【摘要】大桥所在路线区域，北侧以东10km临近有日照港，南侧19km有山东钢铁日照精品钢基地。日照港2010年年吞吐量为1.88亿吨，到2020年所有深水泊位建成后，年吞吐量将达到6亿吨；山东钢铁...

摘要付疃河大桥位于日照城区，既承担日照市区内部交通，又承担国道204线过境交通。由于其修建年代较早，桥面宽度较窄，对该地区交通已造成瓶颈阻碍，该桥已于2011年3月列入改建加宽计划申报，由目前的16.9m拓宽为24.5m，但老桥设计荷载较低，且已经过一次加宽改造，不同年代左右幅同时运营，状况复杂，此次拓宽改造困难较大。

关键词 付疃河大桥 拓宽改造 方案分析

1.付疃河大桥概况

付疃河大桥位于付疃河下游，正交90度，距离河道入海口7km。现有桥梁总桥长为416m，桥梁高度7～10m左右，分两次加宽而成：右幅建于1986年，设计荷载标准为汽－15级，挂-80，上部结构为41孔10m整幅现浇普通混凝土简支板，宽度7.6m，下部结构为盖梁柱式墩，人工钻孔灌注桩基础，墩柱直径60cm，桩基础直径80cm；左幅建于1993年，荷载标准为汽－20，挂-100，上部结构为20孔20m后张预应力空心板+1孔10m普通钢筋混凝土空心板，桥梁宽度8.4m，下部结构为盖梁柱式墩，冲击钻钻孔灌注桩基础，墩柱直径100cm，桩基础直径120cm。左幅与右幅净间距0.9m，桥梁总宽16.9m，两幅之间设置分隔带。后于2003年进行整幅改造，取消中央分隔带，左右两幅之间采用湿接缝现浇联接。

2.大桥运营环境

大桥所在路线区域，北侧以东10km临近有日照港，南侧19km有山东钢铁日照精品钢基地。日照港2010年年吞吐量为1.88亿吨，到2020年所有深水泊位建成后，年吞吐量将达到6亿吨；山东钢铁整合后，年产量接近3000万吨，仅次于宝钢等，排名居全国第三位。付疃河大桥为港口与钢厂之间的主要交通物流通道，交通量大、车辆超载现象普遍，每年养护维修费用较大，已在连续多年交通养护调查中被列为三类危桥。

3.桥梁主要病害

3.1地基承载力不足

根据档案设计资料记录，1993年左幅加宽时，主河道7＃～16＃桥墩，河底标高为6.60m，至2010年，河底标高已降低为2.70m，17年内河道冲刷深度为4m左右，主河道内现有桥墩桩顶已外露4m以上，桩头已经过多次钢筋混凝土套箍加固。河岸两侧0＃～6＃、17＃～21＃墩台冲刷相对较小，桩顶外露2m左右。

左幅主河道7＃～16＃桥墩桩基础剩余埋深15.7m，自上向下土层分别是7.7m砂砾+5m全风化片麻岩+3m强风化片麻岩。桩底距离中风化岩层顶面3.2m，微风化岩层顶面7.3m。可见现有左幅桩基础未达到嵌岩深度，属于摩擦桩受力状态.若河床持续冲刷，有效桩长减小，按照新规范公路I级汽车荷载计算，现有桩基础将无法满足受力要求。

右幅桥墩桩顶外露程度高于左幅，其它桩长数据无资料查证，但由于跨径为10m，单桩承载力小于左幅。

3.2 右幅桥墩柱横向裂缝

右幅桥墩柱直径仅60cm，桩顶以上1～2m范围普遍出现半环状横向裂缝，缝宽0.5～0.8mm，经多次环氧砂浆凿缝修补，但裂缝逐年新增，已严重影响到桥梁的正常使用。可见右幅桥墩顶水平位移过大，桩柱弯矩分布超过其最大抗弯能力，但由于缺少墩柱详细配筋资料，无法反算实际水平位移与墩柱抗弯能力对应关系。

3.2左幅桥空心板板底纵向裂缝

左幅桥20m后张预应力空心板多处出现板底纵向裂缝，根据图纸分析，主要原因为：空心板设计荷载标准为汽-20、挂100，仅采用C40混凝土，强度指标偏低，在目前重交通作用下，板底混凝土成为薄弱环节；铰缝断面狭窄，且未设置预埋扳出筋，造成铰缝与空心板横向连系不足，过早脱落分离，形成单板受力。

4.改建方案

本着经济实用、工艺简便的原则，该桥的拓宽改造最终确定为三个方案，各个方案优缺点对比以及经济造价分析如下表所示：

5.结论

经过三个方案的优缺点分析以及经济比较，可见方案Ⅲ造价最为经济，分别比方案Ⅰ、方案Ⅱ节省13％、9％，但由于新建的主河道桩基础要考虑避开旧桥桩位，桥梁整体外观效果较差，且保留利用的左幅河岸侧桩基础有效桩长仍然较短，最终排除该方案。

对于方案Ⅰ和方案Ⅱ，造价相差5％，基本接近。方案Ⅱ采用20m先张空心板，虽施工简便却有单板受力的先天弊病，桥梁耐久性差；方案Ⅰ采用先简支后连续组合箱梁，施工相对繁琐，但横向整体性较高，且带有连续结构，更能适应桥梁实际重交通运营现状。最终该桥改建方案推荐为方案Ⅱ。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。