市政橋梁拼寬加固設(shè)計方法探討

胡江　駱春雨

摘要：在市政公路改造過程中，加寬主要集中在橋梁路段和路基段。為了保證工程施工的順利開展，提高公路工程的施工質(zhì)量，需要科學(xué)地進行拼寬加固設(shè)計，選擇合理的加固方案。文章以實際工程為例，對市政橋梁拼寬加固設(shè)計原則進行了分析，然后對市政橋梁拼寬加固設(shè)計方法進行了探討。

關(guān)鍵詞：市政橋梁；拼寬加固；設(shè)計方法；市政公路改造；橋梁路段；路基段 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U442 文章編號：1009-2374（2016）31-0086-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.31.043

隨著我國城市建設(shè)的不斷發(fā)展，城市交通運輸量不斷增加，為了緩解交通壓力，需要對道路工程進行改造。在橋梁拼寬施工過程中，原結(jié)構(gòu)和拼寬結(jié)構(gòu)的連接是施工中的重點，合理地進行拼寬設(shè)計不僅會顯著提升橋梁的通行能力，同時可以提升橋梁的承載力，提升橋梁的質(zhì)量。在實際設(shè)計過程中，需要根據(jù)橋梁工程的具體情況進行拼寬設(shè)計，制定合理的施工方案。

1 工程概況

某市政橋梁工程總長度為203.5m，上下行分離式斷面，上部結(jié)構(gòu)使用預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁，設(shè)計跨徑為20m，梁板高度為0.85m。橫向預(yù)制板之間使用鉸縫進行連接，主梁預(yù)制空心板的上部采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆厚度為10cm，預(yù)制空心板梁和鉸縫采用C30混凝土。

2 橋梁拼寬的基本特征以及設(shè)計準(zhǔn)則分析

2.1 對橋梁拼寬的基本特征進行分析

2.1.1 當(dāng)前我國城市道路交通壓力相對較大，而且城市橋梁交通下面布置著許多市政管線，特別是部分光纜，受到市政管線遷移費用高和其他因素的影響，所以在改造陳舊橋梁時應(yīng)當(dāng)盡量簡單。在改造的過程中應(yīng)當(dāng)保留舊橋梁的基本構(gòu)架，并對舊橋單側(cè)以及雙側(cè)使用拼寬設(shè)計方法。在實際施工中應(yīng)當(dāng)要先對橋梁交通組織進行設(shè)計，并確保道路交通暢通。

2.1.2 新舊橋橋梁上部包含有預(yù)制空心板、預(yù)制T梁、預(yù)制小箱梁和現(xiàn)澆板梁以及現(xiàn)澆箱梁等構(gòu)造，在改造中應(yīng)使用相同剛度展開拼寬工作。

2.1.3 因為舊橋所運行的時間相對較長，并且橋梁基礎(chǔ)沉降已經(jīng)完全穩(wěn)定，當(dāng)完成拼接橋梁基礎(chǔ)施工后開始逐漸沉降，新舊橋基礎(chǔ)同時也會產(chǎn)生相應(yīng)的沉降差值，在實際施工過程中應(yīng)重點降低橋梁沉降值。

2.2 橋梁拼寬的設(shè)計準(zhǔn)則

2.2.1 在實際施工中應(yīng)當(dāng)保持拼寬橋梁基本結(jié)構(gòu)和舊橋梁跨徑與形式完全相同，并且保障新舊橋梁實際受力狀態(tài)與結(jié)構(gòu)剛度差值固定在一個范圍內(nèi)，確保新舊橋梁在相同受力作用下?lián)隙炔畈荒芴?，以免新舊橋梁連接處產(chǎn)生裂縫。

2.2.2 在對新舊橋梁空心板主梁結(jié)構(gòu)改造中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)橋梁的實際狀況和拼寬法的基本特點來選用濕接縫、橫隔板連接和鉸接等方案。

2.2.3 在對橋梁進行拼寬施工過程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮到拼接方案給橋梁下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的任何影響，并結(jié)合施工影響、施工難度、施工規(guī)模以及后期維修費用等多方面綜合性因素來選擇合適的拼寬方案。在實際橋梁拼寬過程中應(yīng)當(dāng)對新老地基沉降量和新老混凝土收縮徐變進行綜合考慮，并在拼寬橋梁完成安裝3個月后再展開新老橋梁連接施工工作，避免收縮徐變影響橋梁的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

2.2.4 在進行新橋梁上部主梁結(jié)構(gòu)拼寬過程中，所使用的預(yù)應(yīng)力空心板應(yīng)和舊橋主梁的完全相同，此外還需要通過樁基礎(chǔ)鞏固措施來加固拼寬新橋，以免新橋因受力不均衡而出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，并嚴(yán)重影響著道路交通安全。

2.2.5 在進行橋梁拼寬設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)始終遵守著安全、經(jīng)濟、耐用及美觀等基本準(zhǔn)則。

2.2.6 其中橋梁結(jié)構(gòu)實際狀況能夠通過橋梁外觀特點直觀反映出來，譬如橋梁混凝土外觀平整狀況、橋梁表面脫落狀況、橋梁裂縫狀況以及支座變形狀況等，因此應(yīng)當(dāng)在拼寬設(shè)計前嚴(yán)格調(diào)查橋梁的基本結(jié)構(gòu)，以免出現(xiàn)任何疏漏現(xiàn)象。同時針對典型橋梁還可以通過荷載試驗和超聲波檢測方式來對橋梁結(jié)構(gòu)和橋梁實際狀況進行相應(yīng)檢測。然后再計算和分析橋梁結(jié)構(gòu)的受狀況，判斷橋梁結(jié)構(gòu)受力與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)受力之間的差異性。

3 橋梁拼寬設(shè)計方案分析

3.1 濕接縫連接方案的基本操作

在橋梁拼寬中使用濕接縫連接方案，需要在原有橋梁結(jié)構(gòu)外側(cè)安裝上連接鋼筋，并焊接連接鋼筋和預(yù)埋鋼筋，同時還要在新舊橋梁接縫連接處采用寬度為45cm的混凝土進行澆筑并將其鋪平。

濕接縫連接方案中為了確保新舊橋梁能夠形成整體結(jié)構(gòu)，并且所受到的外力是相同的，就需要在新舊橋梁連接處兩端再增加厚度為30cm的橫梁。

3.2 分析鉸縫連接方案操作

采用鉸縫連接方案進行橋梁拼寬時，需要鑿除原橋梁邊板外側(cè)腹板周圍的混凝土，然后使用預(yù)制中板來代替原橋梁邊板，其中新舊橋梁接縫處應(yīng)當(dāng)要保留寬度為5cm的縫隙，再使用混凝土鋪設(shè)于接縫處以連接新舊橋梁結(jié)構(gòu)。

3.3 橫隔板連接方案操作方法

使用橫隔板方法來進行橋梁拼寬，需要在新舊橋梁空心板主梁接縫處頂端部分，并且距離頂端位置2m與中間每隔4m的部位都布設(shè)混凝土橫隔板，再連接新舊橋梁結(jié)構(gòu)，使新舊橋梁受力狀況完全一致。

4 對比拼寬設(shè)計方案的優(yōu)劣

第一，對拼寬設(shè)計方案的影響和優(yōu)劣進行對比，并將各個方案拼寬的橋梁橫斷面圖進行擬設(shè)，詳細(xì)結(jié)構(gòu)布設(shè)圖如下所示。

使用有限元軟件對拼寬橋梁橫向影響進行計算和分析，其中拼寬設(shè)計方案對橋梁橫向分布影響如圖1至圖4所示：

第二，根據(jù)上述四個分析圖可知，在橋梁拼寬設(shè)計中使用鉸縫連接方案在橫向分布影響線相對于濕接縫連接方案與橫隔板連接方案更加均勻，也就是說使用鉸縫連接方案則表明新舊橋梁結(jié)構(gòu)性能相對較好，而使用橫隔板連接方案發(fā)現(xiàn)橫向分布影響線差異相對大，也就是說新舊橋梁結(jié)構(gòu)性能相對較差。通過計算分析和圖樣分布得知，橫隔板主梁橫向分布系數(shù)相對于其他結(jié)構(gòu)來說更加均勻，則表明使用橫隔板拼接設(shè)計方案的新舊橋梁結(jié)構(gòu)連接不好。使用濕接縫連接方案則新橋梁主梁橫向分布系數(shù)比舊橋梁少，并且主梁橫向分布均勻，表明新舊橋梁連接相對較好，能夠共同承受荷載力。根據(jù)各拼寬設(shè)計方案的特點和橫向分布系數(shù)的實際狀況得知，濕接縫連接方案與鉸縫連接方案能夠保障新舊橋梁結(jié)構(gòu)連接較好，并且能夠保障新舊橋梁共同受力。

根據(jù)橫隔板連接橫向分布系數(shù)得知，使用該種拼寬方案新舊橋梁結(jié)構(gòu)連接效果沒有其他兩種方案好，并且當(dāng)受到荷載作用力時支座就有可能會出現(xiàn)沉降狀況，而橫隔板也極易產(chǎn)生裂縫，因此在橋梁拼寬設(shè)計中最好選擇其余兩種方案。其中鉸縫連接方案還需要將原橋梁邊板周圍混凝土鑿除，施工工序相對復(fù)雜，因此通常情況下使用濕接縫連接方案所達到的效果最佳。

5 拼寬設(shè)計注意事項

第一，在橋梁拼寬設(shè)計中應(yīng)當(dāng)要先收集并測量橋梁的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，然后再以這些數(shù)據(jù)作為拼寬設(shè)計的主要依據(jù)。

第二，因為新舊橋梁存在著基礎(chǔ)沉降差，新舊橋梁連接處極易出現(xiàn)裂縫，所以應(yīng)當(dāng)要嚴(yán)格控制新舊橋梁基礎(chǔ)沉降差。

第三，若是新舊橋梁使用摩擦樁作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，那么在拼接連接處應(yīng)當(dāng)要確保新橋樁長長于舊橋樁長。

第四，在橋梁弱連接計算過程中應(yīng)當(dāng)要分開計算新舊橋梁結(jié)構(gòu)，不考慮兩者相互之間所產(chǎn)生的影響，并且新舊結(jié)構(gòu)接縫兩邊都要按照邊梁進行考慮。在橋梁強連接計算的過程中必須考慮兩者結(jié)構(gòu)相互之間所產(chǎn)生的影響，并且需要按照整體進行計算。

6 結(jié)語

綜上所述，市政橋梁工程進行拼寬加固設(shè)計過程中，不僅需要考慮新舊橋梁結(jié)構(gòu)連接性和結(jié)構(gòu)受力狀況，還需要對拼寬施工經(jīng)濟消耗進行綜合考慮。結(jié)合橋梁拼寬的基本要求和原則來選用合適的拼寬設(shè)計方案，從而全面提升橋梁道路交通施工綜合質(zhì)量。

參考文獻

[1] 方益紅.高速公路橋梁拼寬改造關(guān)鍵問題分析[J].福 建建筑，2009，（9）.

[2] 黃文波.公路舊橋擴寬加固及連接技術(shù)研究[D].華南 理工大學(xué)，2009.

[3] 李王輝.石安高速公路預(yù)制拼裝梁橋加固與擴寬拼接 技術(shù)研究[D].長安大學(xué)，2014.

[4] 黃燕燕.城市橋梁拼寬設(shè)計方式探討[J].福建建材， 2016，（1）.