舊橋梁拓寬的基本方法淺析

王福偉　孫國臣

摘要：我國正處于大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高峰，正在新建大量高等級公路與橋梁，與此同時，隨著經(jīng)濟發(fā)展，交通量迅速增長，大量既有線路上的舊橋，需要進行拓寬改造、增加通行能力。橋梁拓寬改造的關(guān)鍵技術(shù)之一就是如何確定舊橋與拓寬新橋部分的縱向接縫，以及接縫對結(jié)構(gòu)受力的影響。迄今為止，國內(nèi)對大型橋梁拓寬改造縱向接縫問題的處理上還沒有一個可靠和高效的連接模式，此類問題的成功解決，對于量大面廣的既有橋梁拓寬改造具有重要的科學(xué)意義和工程應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：橋梁拓寬拼接方式

0引言

隨著我國改革開放和經(jīng)濟建設(shè)的飛速發(fā)展，公路和城市道路的現(xiàn)代化建設(shè)也在加快進程。大量早期建成投入運營的公路橋梁，服務(wù)水平已明顯降低，難以滿足日益增長的交通要求，存在嚴重的問題，如交通擁擠、行車速度減慢、交通組織困難、日常養(yǎng)護工作也難以正常展開，嚴重制約了快速通道的作用發(fā)揮，已成為公路運輸線上的“瓶頸”，不利于沿線經(jīng)濟的長期可持續(xù)發(fā)展。利用原有道路拓寬改建為高等級道路，提高原有道路橋梁的荷載等級和使用功能，節(jié)約工程投資，是舊路改建工程通常采用的有效途徑。因此，舊橋的拓寬改建方法的探索具有重要的實際工程意義。

橋梁拓寬形式有單邊拓寬與雙邊拓寬兩種，拓寬形式的選擇應(yīng)與原有公路路線的拓寬相適應(yīng)。單邊拓寬的形式，一般是平行原橋另建一座新的橋跨結(jié)構(gòu)。雙邊拓寬的形式主要有增設(shè)獨立邊梁作為人行道，以及增設(shè)大邊梁來拓寬舊橋橋面和提高舊橋承載力。

橋梁拓寬設(shè)計前，應(yīng)對舊橋現(xiàn)狀進行全面調(diào)查，包括橋梁檢測、荷載試驗與分析計算，對舊橋的承載能力與可靠度做全面的評價。在對舊橋準(zhǔn)確評估后，根據(jù)拓寬后的線路使用要求，確定拓寬設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，需要加固的橋梁應(yīng)把拓寬與加固結(jié)合起來考慮。

1橋梁拓寬的一般要求

橋梁拓寬應(yīng)該滿足以下3個基本要求：①橋梁拓寬是解決舊橋橋面寬度不足的有效途徑，但應(yīng)切實處理好新舊橋橋面連接問題。②于舊橋已使用多年，舊橋的混凝土已充分收縮，自重作用下的徐變也已基本完成，所以拓寬新增混凝土的自重、收縮、徐變等，在設(shè)計與計算時應(yīng)充分考慮，以免新舊混凝土的接合面開裂或變形不一致。③對于單邊新建橋梁的設(shè)計，可完全按照獨立橋梁設(shè)計。

2橋梁拓寬的基本方法

2.1增設(shè)鋼筋混凝土懸臂挑梁這是最簡便的橋梁拓寬改造方法，并可和其它橋梁加固補強法一并使用。當(dāng)舊橋橋墩、臺及基礎(chǔ)完好，能夠滿足拓寬甚至提載要求時，可在主要承重結(jié)構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)進行合理加固和提載后，拆除兩側(cè)欄桿和人行道板，鑿除原橋面鋪裝層，重澆加強的鋼筋混凝土橋面鋪裝層，相應(yīng)增設(shè)人行道懸臂梁和車行道懸臂板，重新安裝人行道板與欄桿，從而達到拓寬橋梁的目的。這種橋梁拓寬的方法適合于梁式橋與拱式橋，一般適用于雙側(cè)拓寬的舊橋拓寬。它的突出優(yōu)點是不必拓寬橋墩，加固工作量小。

2.2單邊新建橋梁當(dāng)原有公路路線是以單邊拓寬進行改建：或原橋已成為交通要道的“瓶頸”，亟待拓寬，且不能中斷交通：或原橋棄之可惜，只能降低荷載標(biāo)準(zhǔn)使用等情況時，一般可采用在老橋的一側(cè)新建橋梁，達到提高通行能力和承載能力的目的。

2.3增設(shè)邊梁或邊拱拆除一側(cè)(或兩側(cè))欄桿及人行道板后，在一側(cè)(或兩側(cè))增設(shè)邊梁(或邊拱肋)，實現(xiàn)拓寬橋梁的目的。新增邊梁與原主梁之間鉸接，只承受自身恒載、人行道恒載與人群荷載，不承受原主梁傳遞的剪力，也不參加荷載橫向分配。用這種方法拓寬橋梁時，應(yīng)測量橋墩(臺)頂寬度是否能放置新增的梁或拱肋，若不夠，應(yīng)進行墩帽(蓋梁)的拓寬處理。

2.4增加主梁或拱肋這種方法一般用于需要拓寬橋梁又要提高承載能力的舊橋。其特點是，新增主梁或拱肋的剛度大于舊橋，以減小原橋主梁或拱肋的荷載橫向分布系數(shù)，從而在拓寬橋梁的同時，提高橋梁的承載力。

3橫向連接方式

3.1上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)均不連接為使拓寬橋與原橋各自受力明確、互不影響，減小連接的施工難度，橋梁拓寬部分與原橋的上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)均不連接，新、老結(jié)構(gòu)之間留工作縫，橋面瀝青混凝土鋪裝層連續(xù)攤鋪。該連接方案簡化了施工程序，消除了連接的技術(shù)問題，但在汽車活載作用下兩橋主梁產(chǎn)生不均衡撓度以及拓寬橋大于原橋的后期沉降，可能會造成連接部位瀝青鋪裝層破壞形成縱向裂縫和橫橋向錯臺，影響行車舒適性、安全性和橋面外觀，增加后期的養(yǎng)護維修工作。

3.2上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)均連接為使拓寬橋與原橋形成完整的整體，減小各種荷載(包括基礎(chǔ)不均勻沉降、汽車活載、溫度荷載等)作用下新老橋連接處產(chǎn)生過大的變形，減小上、下結(jié)構(gòu)某些部位的內(nèi)力，將拓寬橋梁的上部結(jié)構(gòu)與原橋?qū)?yīng)部位橫向通過植筋、澆注濕接縫等方式連接起來，原橋下部結(jié)構(gòu)的橋墩、橋臺帽梁及系梁也通過植筋技術(shù)將鋼筋和拓寬部分新橋相應(yīng)部位鋼筋連接，然后澆筑混凝土，將新老橋梁連為一體。沈大高速公路擴建工程中橋梁橫向拓寬即采用了上述上、下結(jié)構(gòu)均連接的拼接形式。該方案優(yōu)點是將拓寬橋、原橋之間聯(lián)系成整體，拼接后橋梁整體性較好。同時，也存在如下不足拓寬橋基礎(chǔ)沉降大于舊橋，由此產(chǎn)生的附加內(nèi)力較大，可能會使下部結(jié)構(gòu)帽梁、系梁、橋臺連接處產(chǎn)生裂縫：上部結(jié)構(gòu)連接處也可能產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致使用功能下降，維修困難，外觀不雅。

3.3上部結(jié)構(gòu)相互連接、下部結(jié)構(gòu)不連接下部結(jié)構(gòu)不連接，拓寬橋與原橋的下構(gòu)內(nèi)力相互不產(chǎn)生影響，上部結(jié)構(gòu)連接對下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力影響很小。但是上部結(jié)構(gòu)連接后由于新老橋梁材料特性的差異將產(chǎn)生附加內(nèi)力，由基礎(chǔ)沉降等原因產(chǎn)生的附加內(nèi)力也使連接部位內(nèi)力增大。以往工程中，常采用如下措施解決上述問題：為減小拓寬橋基礎(chǔ)沉降量，拓寬橋梁盡可能采用樁基，并通過加強地基處理、增加樁長或樁徑等措施盡可能減小基礎(chǔ)沉降：原橋采用擴大基礎(chǔ)時要注意新老基礎(chǔ)間的協(xié)調(diào)性，必要時對原有基礎(chǔ)進行加固：針對上構(gòu)自身產(chǎn)生的較大附加內(nèi)力，可通過連接部位增大配筋并改善連接結(jié)構(gòu)形式來解決。

4上構(gòu)拓寬方法

橫向拼接構(gòu)造的選用受許多因素的影響，如原有橋梁的承載力和耐久性評價結(jié)果、基礎(chǔ)沉降規(guī)律、上部結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)要求、橋梁活載的影響以及施工難易程度等，綜合考慮這些因素，依據(jù)橋梁的類型決定新、舊橋梁的拼接結(jié)構(gòu)。中小跨徑公路橋上部結(jié)構(gòu)形式一般為板梁、T梁與箱梁，不同上構(gòu)形式，將選擇不同的上部結(jié)構(gòu)橫向拼接形式。

5下構(gòu)拓寬方法

拓寬墩臺結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量與舊墩臺保持外形協(xié)調(diào)一致，如選用柱式墩與樁柱式墩配合，或采用完全相同的結(jié)構(gòu)，一字翼墻橋臺仍用一字翼墻橋臺拓寬等。基礎(chǔ)型式選用應(yīng)考慮其施工對舊墩臺的影響，有條件時盡量采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；淺埋式新基礎(chǔ)埋置深度最好在舊墩臺基底標(biāo)高之上。鉆孔灌注樁基礎(chǔ)、獨柱結(jié)構(gòu)拓寬墩臺通常用于拓寬寬度不大、雙樁樁距不足的情況，較為經(jīng)濟、方便，其雙懸臂蓋梁梁端在荷載作用下產(chǎn)生撓度是這種結(jié)構(gòu)的特點。

在研究橋梁拓寬方案時需要考慮的問題較多，如需要考慮原橋的技術(shù)狀況、沿線的地質(zhì)條件、合理的橫向連接方式、新舊橋梁結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)、新舊結(jié)構(gòu)的合理拼接時間以及在不中斷原橋交通的條件下合理的新橋施工方法。拓寬橋與原橋之間橫向連接方式是橋梁拓寬優(yōu)劣的主要因素，一般情況下擬采用同跨徑、同結(jié)構(gòu)進行拓寬拼接；各橋梁根據(jù)實際情況可選用適宜的下構(gòu)形式，河流、被交道與橋成斜交的，需要斜橋正做的可采用獨柱墩形式。