混凝土橋梁與鋼橋梁加寬設(shè)計要點

文/成權(quán) 大連市市政設(shè)計研究院有限責任公司 遼寧大連 116011

混凝土橋梁與鋼橋梁加寬設(shè)計要點

文/成權(quán) 大連市市政設(shè)計研究院有限責任公司 遼寧大連 116011

本文通過工程實例詳細分析了大連市一座加寬橋的工程設(shè)計，并闡述了混凝土橋梁橋梁與鋼橋梁加寬設(shè)計時需考慮的多項因素，對類似橋梁加寬設(shè)計提供一定的參考價值。

加寬；混凝土橋梁；鋼橋梁；縱縫

近年來，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市機動車數(shù)量日趨增加，突顯出城市交通的擁擠的尷尬。早期修建的四車道橋梁已無法滿足交通量的要求。拆橋重建的成本太高，加寬舊橋拓寬至六車道或八車道已成為當務(wù)之急。因此，橋梁的加寬設(shè)計已成為城市橋梁改擴建的重點。通常在加寬設(shè)計中，加寬橋設(shè)計采用與舊橋相同結(jié)構(gòu)、相同跨徑的加寬設(shè)計方法，有時加寬橋受交通、周圍建筑物、及地下管線、凈空等影響無法采用與舊橋相同結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案。本文通過工程實例來闡述舊橋為混凝土結(jié)構(gòu)，加寬橋為鋼結(jié)構(gòu)的加寬設(shè)計要點，為此類似項目提供參考依據(jù)。

1、加寬方案的研究

1.1 工程概況

以大連某加寬橋梁為例，舊橋橋梁為2跨（10+20=30m）鋼筋混凝土簡支箱梁，橋?qū)挒?7.5m，為雙向四車道。橋梁加寬工程位于舊橋的北側(cè)，采用三跨鋼箱梁結(jié)構(gòu)跨徑為（20+31+20=71m），橋?qū)挒?.98m，新舊橋之間設(shè)置2cm的縱縫。舊橋拓寬后由原來的雙向四車道變?yōu)殡p向六車道。其中舊橋需進行橋面調(diào)拱和拆除北側(cè)防撞墻以便于設(shè)置縱縫。新建鋼箱梁起點樁號為K0+176.897，終點樁號為K0+247.897，橋梁全長為71米。新建鋼箱梁面積為353.6平方米。在橋梁兩側(cè)設(shè)置引堤，引堤長度為234米。

圖1 新建加寬鋼橋梁橋型布置圖

圖2 加寬橋梁斷面布置圖

1.2 加寬方案

1) 橋梁加寬方案應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有道路、橋梁構(gòu)造物的特點，改擴建的具體要求等確定，前期方案中應(yīng)收集舊橋的原設(shè)計資料，及新建橋梁沿線的地質(zhì)資料，對現(xiàn)場應(yīng)進行充分的調(diào)查，進行必要的研究、論證，以選擇合理可行的改建方案。

2) 舊橋加寬中常用的方法為與原橋結(jié)構(gòu)與跨徑（10+20=30m）相同的設(shè)計方法。但本例中，新建鋼箱梁在舊橋橋墩處由于道路轉(zhuǎn)彎的限制，無法設(shè)立橋墩。又由于新建橋梁受凈空的影響，梁高最高可設(shè)計為1.1m，故新建橋梁（梁高所限1.1m）采用鋼箱梁的設(shè)計方案，橋梁設(shè)計跨徑為20+31+20=71m。橋梁兩側(cè)各配20m邊跨，以減少跨中的鋼箱梁應(yīng)力與撓度。

3）舊橋與新建橋梁的縱縫連接采用槽鋼連接內(nèi)嵌瀝青馬蹄脂（圖3所示）。施工時應(yīng)先拆除舊橋懸臂處的防撞墻，將鋪裝層內(nèi)的鋼筋與槽鋼焊接，最后澆筑鋪裝層混凝土。

圖3 加寬橋梁橫向連接示意圖

2、設(shè)計要點

1）本例中新建鋼箱梁橋?qū)捿^窄僅為5m，為了保持與舊橋防撞墻形式一致，新建鋼箱梁防撞墻也采用混凝土結(jié)構(gòu)，由于只在單側(cè)設(shè)置混凝土防撞墻，造成鋼箱梁偏載較為嚴重，為了防止鋼箱梁傾覆的問題，最直接的辦法加大支座間距，由于橋墩采用的是單墩結(jié)構(gòu)，可采用在橋墩處設(shè)置偏心（即將橋墩設(shè)置在靠近防撞墻一側(cè)），在橋臺處加大支座間距的辦法。

2）受凈空的影響，鋼箱梁梁高僅為1.1m，矢跨比為1/28。由于無法增加截面高度，可以增加板厚及加強加勁肋等措施來提高截面剛度。本橋需要驗算跨中的應(yīng)力及撓度。主梁最大應(yīng)力及撓度發(fā)生在中跨跨中處，應(yīng)力為87.8Mpa，小于規(guī)范要求210Mpa，滿足承載力要求；跨中撓度為47.1mm，根據(jù)《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)規(guī)范》1.1.5條，容許撓度值為1/600L=50mm，滿足規(guī)范要求。

3） 在本例中舊橋是混凝土結(jié)構(gòu)橋梁且跨徑為10m+20m，而新建加寬橋梁為鋼箱梁結(jié)構(gòu)，跨徑20+31+20=71m，由于兩座橋的跨徑及結(jié)構(gòu)形式不同，撓度不同，勢必會造成拼接處的縱縫開裂損壞，為了防止以上破壞，鋼箱梁設(shè)置需設(shè)置預(yù)拱度。根據(jù)《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)規(guī)范》1.1.6條，設(shè)置預(yù)拱度的值為結(jié)構(gòu)重力+1/2凈活載產(chǎn)生的豎向撓度和。經(jīng)計算本聯(lián)中跨需設(shè)置預(yù)拱度值：1.5cm（自重）+1/2*2.1cm（活載）=2.5cm。

4）在本例中加寬橋是采用的預(yù)制鋼箱梁結(jié)構(gòu)，不同于混凝土現(xiàn)澆橋梁，混凝土橋梁在拼寬處的縱縫寬度可以通過現(xiàn)澆懸臂調(diào)整，而預(yù)制鋼箱梁在拼寬縱縫處的間隙過大或過小需要對鋼箱梁補焊或切割，會對鋼箱梁造成二次破壞。為防止縱縫的處拼接不牢的問題，在預(yù)制鋼箱梁時一定要復(fù)測并校核舊橋橋邊線。

5）橋梁加寬后，舊橋的橫坡變坡點發(fā)生變化，舊橋橋面需要通過鋪裝層調(diào)拱，相當于增加了橋面荷載。此外，舊橋使用的荷載規(guī)范與現(xiàn)用的城市橋梁荷載規(guī)范不同，所以要對舊橋的承載力及撓度變形要進行仔細的復(fù)核。

結(jié)語：

為了保證道路橋梁的安全暢通運營，加寬橋梁需要考慮的問題較多，技術(shù)復(fù)雜，施工難度大。新建橋梁與加寬橋梁的不均勻沉降，變形撓度不一致等，會造成縱向沉降縫的損壞，影響行車安全。由于城市橋梁有其獨特復(fù)雜性，及受周邊道路影響等較大，所以在加寬橋設(shè)計方案與施工方法上一定要深思熟慮，盡量減少封閉道路施工，多采用預(yù)制結(jié)構(gòu)。減少對周圍環(huán)境的影響。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，道路交通量也在逐年快速增長。因此，橋梁加寬方案的研究與應(yīng)用具有十分廣闊的前景。這也對橋梁設(shè)計師提出了更高的設(shè)計要求，在橋梁加寬方案比選中，一定要依據(jù)計算分析結(jié)果以及相關(guān)工程經(jīng)驗制定嚴格、合理的設(shè)計、施工方案，以確保橋梁結(jié)構(gòu)的運營安全。

[1]《橋梁工程》（范立礎(chǔ) 主編）人民交通出版社.

[2]《 城 市 橋 梁 設(shè) 計 規(guī) 范》（CJJ 11-2011）.

[3]《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》（CJJ37-2012）.

[4] 馮玉龍，萬娟，楊勇波.《告訴公路橋梁拼接加寬設(shè)計探討》中國水運；2009年12月，第9卷，第12期.