近年来,随着智慧交通的快速发展,智慧路灯在城市的新建及改造道路工程中被广泛应用。智慧路灯的荷载比常规路灯大,智慧管线较常规功能性管线多,因此,针对高架桥的智慧改造,合理将智慧路灯、智慧管线与现状桥梁相结合的措施较为关键。本文结合实际工程项目,对高架桥智慧路灯的改造设计进行分析,并提出了合理可靠的设计方案。1工程概况该项目为国内某快速路智慧工程改造项目,总长约为13.3 km,需进行智慧路灯改造的高架桥总长约6.3 km。1.1现状桥梁描述现状高架桥采用双幅桥,上部结构类型主要为现浇连续箱梁及先简支后连续小箱梁。防撞护栏采用带花槽式混凝土现浇护栏。现状路灯布置在桥梁外侧护栏上,灯高13 m,重约450 kg,间距35 m。护栏内预埋3根Ф80 mm主管,路灯处预埋2根Ф32 mm接线钢管,路灯基础法兰尺寸为450 mm×450 mm,采用4根M24地脚螺栓。1.2现状桥梁检测主要结果根据桥梁定期检测报告,该项目桥梁总体评定2类,桥梁状况良好,部分桥跨出现较大病害。(1)常规病害。部分梁体底板出现混凝土破损、麻面、刮痕并伴有锈迹等病害;部分小箱梁湿接缝处出现较多的横向裂缝;部分梁体底板出现纵向裂缝、局部出现露筋。(2)较大病害。某跨小箱梁左腹板底开裂,缝长0.2 m,缝宽0.6 mm;某跨小箱梁桥墩盖梁顶负弯矩区出现自上而下竖向裂缝,长370 mm,宽0.2 mm。1.3智慧路灯改造内容本智慧工程改造项目主要内容包括智慧照明、多功能智能杆、智能公交站台、路口及路段智能交通监控、相应配套附属设施等。涉及高架桥段的改造内容为拆除现状灯杆,新建智慧路灯、智慧管线敷设[1]。新建智慧灯杆高为12 m,智慧模块总重约800 kg,灯杆间距为35~40 m;因功能需要,桥上需敷设8根Ф50 mm主线管道,路灯处需敷设4根Ф32 mm接线管。2改造原则根据桥梁检测报告,分析部分桥跨出现的较大病害,对桥梁的病害处理不在本项目施工范畴内,提出相应的改造原则。(1)针对出现较大病害的桥梁,为了便于后期桥梁的加固处理,本次智慧改造只更换灯杆,不更新智慧模块,智慧管线沿桥梁两端落地过桥,待桥梁病害处理完毕后,增加相关智慧模块。(2)针对出现常规病害的桥梁,鉴于现状桥梁技术状况良好,可先实施智慧改造,后期相关单位应及时根据检测报告对桥梁进行养护。(3)本项目路灯改造主要影响桥梁的护栏、梁体的悬臂板,现有的定期检测报告未对该部位进行详细检测,后期实际应用过程中,应对全线桥梁的护栏、梁体的悬臂板进行专项检测,检测内容主要包括护栏混凝土的强度、钢筋分布、开裂情况、桥面悬臂板开裂情况。检测工作与智慧工程改造施工应同步进行,若检测发现影响护栏改造的重大病害,应对改造方案进行论证、变更。(4)改造过程中会对原结构造成损伤,应在满足智慧功能需求下,避免对原结构的影响。(5)改造方案应兼顾桥梁整体景观、管线防盗、后期桥梁检测及养护等环节,便于施工同时考虑成本经济性[2-3]。3方案比选为了避免新旧路灯同时存在,增加桥梁荷载的最不利工况,智慧路灯应合理利用现状基础,先拆除现状灯杆并对其基础进行处理后,再原位安装智慧灯杆。灯杆改造可采用倒边施工、间隔施工,以保证施工期间照明不中断。根据功能需求,桥梁上需要敷设8根Ф50 mm主线管道、4根Ф32 mm接线管;现状护栏内预埋的主管、路灯接线管的规格应满足智慧主管、支管的需求,可利用现状2根主管、2根支管,并预留1根现状主管备用。对新建过桥管线的敷设方式进行方案比选。方案四需破坏现状花槽内种植土、勒杜鹃,需协调绿化管养单位并征其同意后,方可实施,施工较为复杂、工期长,不予采用。方案三与现状护栏洗墙灯位置冲突,影响桥梁外观,管线存在被盗风险,不予采用。方案二与翼缘下现状排水管位置冲突,且仅适用于翼缘较长的桥,不予采用。方案一增加了桥上护栏的高度,且全线桥梁均采用此方法,不影响行车安全、感受,护栏花槽里的勒杜鹃对其进行遮挡,从桥梁外侧无法看到增加的管线盒,不影响道路的美观性[4-5]。结合本项目工期紧,考虑对现状桥梁的影响较小、便于施工、造价低、后期管线养护方便等,推荐采用方案一。过桥管线敷设方案详情如表1所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.11.017.T001表1过桥管线敷设方案项目方案一方案二方案三方案四做法护栏顶走管翼缘下挂支架护栏外侧设托架花槽内敷设管适用范围全线适用不适用于短悬臂全线适用全线适用造价339375107优缺点对桥梁影响小;不存在管线被盗问题对桥梁外观影响较大;管线被盗风险小对桥梁外观影响较大;管线存在被盗风险不影响桥梁整体外观;不存在管线被盗问题存在问题外观上增加了护栏高度与翼缘下排水管位置冲突与现状护栏洗墙灯位置冲突需协调绿化管养单位万元/km4改造设计4.1桥上路灯基础设计本项目智慧路灯基础利用现状,施工前应对现状路灯基础进行复核,针对基础螺栓出现锈蚀、松动导致无法使用的情况,应破除现状基础重新进行操作。其余基础应对每根螺栓进行拉拔力检测试验,要求拉拔力大于35 kN,试验时应采取相应措施,避免破坏螺栓拉丝。每根螺栓的抗拉承载力均满足基础要求后,可直接利用现状基础与螺栓,安装M16化学锚栓后,再安装路灯。M16锚栓采用特殊倒锥形胶黏型锚栓,有效锚固长度须不小于125 mm。锚栓钻孔前应进行钢筋探测,确认无误后方可钻孔,若螺栓孔与防撞墙钢筋冲突,可适当调整钻孔位置。M16锚栓性能等级为8.8级,单根锚栓受拉承载力设计值为20 kN,每根螺栓或锚栓应采用双螺帽、其他可有效防止螺帽松动的措施。4.2管线过桥设计过桥管线做法立面如图1所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.11.017.F001图1过桥管线做法立面图(单位:mm)2根主管利用现状护栏预留管道,在护栏设管线盒共安设6根Ф50PVC管。管线盒采用2 mm厚Q235B钢板,总高度为120 mm,总宽度180 mm,管线盒由U形钢板和顶盖组成。U形钢板通过双排M10后扩底锚栓固定护栏顶部,锚栓间距为400 mm。管线盒两侧板中部开设10 mm×20 mm通气孔,靠近车道侧底部开设10 mm×20 mm排水孔,通气孔与排水孔顺桥向间距3 m。桥梁伸缩缝处管线盒断开并增端板,Ф50PVC管断开并套Ф55PVC,确保桥梁能够正常的伸缩变形[6-7]。在灯杆处设路灯盒,高度为240 mm,长度为1 100 mm,宽度同护栏顶总宽为600 mm,路灯盒采用2 mm厚Q235B钢板,由两块L形钢板、端板、顶盖组成,L形钢板通过单排M10后扩底锚栓固定护栏顶部。管线盒及路灯盒连接处做密封处理。路灯盒范围内护栏花槽回填C30素混凝土,在路灯盒内设2根Ф32 mmPVC支管及接线箱连接主管及路灯。5结语综上所述,结合现状桥梁的特点及智慧路灯功能需求,合理选择改造方案。智慧路灯基础采用利旧方案,过桥管线采用利旧+护栏顶走管方案,施工工艺简单,工程造价低,对现状桥梁影响小,且对城市桥梁景观影响小。
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