淺析地方公路改建工程中舊橋拓寬的設(shè)計(jì)

于 鑫

寧夏博亞特交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院（有限公司），寧夏銀川 750000

當(dāng)前我國交通運(yùn)輸行業(yè)迅猛發(fā)展，地方公路中很多舊橋?qū)挾取⒊休d力無法滿足實(shí)際需要，必須要對其進(jìn)行拓寬設(shè)計(jì)，在原有道路基礎(chǔ)上改善道路的通行環(huán)境，增強(qiáng)原有道路橋梁荷載和使用性能。舊橋拓寬設(shè)計(jì)中存在較多問題，比如混凝土收縮和徐變、基礎(chǔ)沉降、承載力分析、車速預(yù)測等，同時(shí)保證舊橋加固的經(jīng)濟(jì)性滿足要求。在設(shè)計(jì)前需要做好舊橋現(xiàn)狀的全面綜合分析，同時(shí)評價(jià)舊橋可靠性和承載能力，結(jié)合拓寬線路使用要求，明確拓寬設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，提高舊橋拓寬設(shè)計(jì)有效性，本文就此展開了研究分析。

1 橋梁拓寬要求

舊橋拓寬設(shè)計(jì)的要求集中在以下幾個(gè)方面：第一，因?yàn)榕f橋使用年限較長，混凝土實(shí)現(xiàn)了全面收縮，已經(jīng)完成了混凝土自重作用下的徐變，因此，在拓寬設(shè)計(jì)過程中，需要對新增混凝土自重、收縮和徐變等方面情況有充分的分析考慮；第二，通過橋梁拓寬方式能夠?qū)崿F(xiàn)對舊橋橋面寬度問題的有效解決，但是在問題解決過程中需要處理好新橋與舊橋橋面連接方面問題；第三，舊橋拓寬設(shè)計(jì)如果采取單邊新建橋梁方式，具體設(shè)計(jì)期間需制定科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案。

2 橋梁拓寬基本方式

橋梁拓寬方式包含單邊新建橋梁、增設(shè)鋼筋混凝土懸臂挑梁、增設(shè)邊梁、增設(shè)主梁或拱肋等，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1 單邊新建橋梁

單邊新建橋梁方式的應(yīng)用條件集中在以下幾個(gè)方面：第一，原有的公路進(jìn)行了單邊拓寬改造；第二，原有橋梁無法滿足當(dāng)前交通通行實(shí)際需要，需要對其進(jìn)行改造，同時(shí)還必須要維持交通通暢；第三，原有橋梁閑置放棄過于浪費(fèi)，在降低其荷載標(biāo)準(zhǔn)使用等情況下，可以在一側(cè)新建橋梁，使其承載能力和通行能力得到提高和改善。

2.2 增設(shè)鋼筋混凝土懸臂挑梁

這種橋梁拓寬改造方式最為常見，可以聯(lián)合橋梁加固補(bǔ)強(qiáng)措施使用。如果舊橋的基礎(chǔ)、橋墩等部位能夠正常使用，滿足橋梁拓寬在荷載方面要求，可以將兩側(cè)的欄桿和人行道等拆除，在主要承重結(jié)構(gòu)上給予合理的加固，鑿除舊橋橋面鋪裝層，之后澆筑鋼筋混凝土橋面鋪裝層，加寬墩臺蓋梁，進(jìn)行人行道懸臂梁、車行道懸臂板以及人行道道板欄桿的布設(shè)與安裝工作，以此達(dá)到拓寬橋梁的目的。這種舊橋拓寬設(shè)計(jì)方式在拱式橋以及梁式橋方面有著非常好的應(yīng)用效果，同時(shí)比較適合應(yīng)用在有雙側(cè)拓寬需要的舊橋拓寬設(shè)計(jì)中，不需要拓寬橋墩，加固工作能夠在短時(shí)間內(nèi)順利完成。

2.3 增設(shè)邊梁、邊拱

將一側(cè)人行道板和欄桿拆除，增設(shè)邊梁或邊拱，通過這種方式拓寬橋梁。也可以將兩側(cè)人行道板和欄桿拆除，再相應(yīng)設(shè)置邊梁或者邊拱，拓寬橋梁。原主梁與新增的邊梁之間選擇鉸接方式，新增的邊梁只需要承載自重、人行道荷載和人群荷載，不受原主梁剪力影響，這種拓寬方式在實(shí)際應(yīng)用中需要提前分析橋墩頂寬度是否滿足新增梁、拱等放置要求，如果未能達(dá)到要求，還需要采取墩帽拓寬處理措施。

2.4 增設(shè)主梁或拱肋

有些舊橋改造不僅需要拓展橋梁寬度，同時(shí)還需要適當(dāng)提高橋梁承載能力，在這種情況下，可以選擇增設(shè)主梁或者拱肋方式，注意增設(shè)主梁需要對舊橋的墩臺梁蓋寬度有充分考慮，如果墩臺蓋梁寬度不滿足要求，則不能使用該方式。新增的主梁或者拱肋在剛度方面要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于舊橋，能夠使原有橋梁主梁和拱肋的荷載橫向分布系數(shù)得到有效控制，不僅可以實(shí)現(xiàn)對橋梁寬度的拓展，同時(shí)還能使橋梁承載力有明顯提升。

3 地方公路改建工程中舊橋拓寬設(shè)計(jì)

3.1 橫向連接方式

橫向連接方式有三種：第一，上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)不連接。為了避免拓寬橋與原橋之間相互影響，出現(xiàn)受力不明確情況，同時(shí)降低施工難度，橋梁拓展部分與舊橋上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)互不連接，結(jié)構(gòu)之間留有一定的工作縫，在瀝青混凝土攤鋪方面，選擇連續(xù)攤鋪方式。這種連接方式能夠?qū)崿F(xiàn)對施工程序的簡化，使連接技術(shù)方面問題得到有效處理。但是受到汽車荷載等作用，兩橋主梁的不均勻沉降以及拓寬橋后期的沉降，非常容易導(dǎo)致連接部位瀝青鋪裝層出現(xiàn)縱向裂縫，對行車舒適性和安全性產(chǎn)生嚴(yán)重影響，增大后期養(yǎng)護(hù)工作難度和養(yǎng)護(hù)量。

第二，上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)連接，為了使原橋與拓寬橋梁之間形成一個(gè)完整的整體，實(shí)現(xiàn)對基礎(chǔ)不均勻沉降、溫度荷載等荷載的有效控制，避免新橋與舊橋連接位置出現(xiàn)過大變形，可以選擇植筋、澆筑濕接縫等方式將橋梁上部結(jié)構(gòu)與原橋?qū)?yīng)部位相互連接，原橋下部結(jié)構(gòu)橋墩、系梁等也可以通過植筋以及澆筑濕接縫等方式與新橋相互連接，再通過混凝土的澆筑形成一個(gè)完整的整體。這種連接方式在實(shí)際應(yīng)用中還存在一定的不足，新拓寬的橋梁基礎(chǔ)沉降量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原橋，會產(chǎn)生非常大的附加應(yīng)力，在橋臺連接以及下部結(jié)構(gòu)墩臺蓋梁等位置容易有裂縫出現(xiàn)，不僅降低使用功能，同時(shí)還會增大維修難度，影響橋梁整體美觀性。

第三，上部連接、下部不連接。舊橋與拓寬橋梁下部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力不會相互影響，上部結(jié)構(gòu)連接同樣不會對下部結(jié)構(gòu)內(nèi)力產(chǎn)生過大影響。上部結(jié)構(gòu)連接后，因?yàn)樾屡f橋梁在建設(shè)材料方面的差異性，容易有附加內(nèi)力出現(xiàn)，同時(shí)受到基礎(chǔ)沉降等因素影響，連接部位將會存在非常大的內(nèi)力。在具體工程項(xiàng)目中，為了實(shí)現(xiàn)對拓寬橋梁沉降量的有效控制，盡量采取樁基方式拓寬橋梁，同時(shí)利用擴(kuò)大樁長和樁徑等方式降低基礎(chǔ)沉降量。舊橋在擴(kuò)大基礎(chǔ)時(shí)需要注意新基礎(chǔ)與老基礎(chǔ)之間的協(xié)調(diào)性，必要時(shí)還需要對舊橋的基礎(chǔ)進(jìn)行適當(dāng)加固。另外，針對上構(gòu)較大附加內(nèi)力，還可以通過增加配筋以及優(yōu)化連接結(jié)構(gòu)形式等方式加以解決。

3.2 上構(gòu)拓寬方法

橫向拼接構(gòu)造在實(shí)際應(yīng)用中容易受到多個(gè)方面因素影響，比如，原有橋梁的承載力、耐久性、沉降規(guī)律、結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào)要求等，在拓寬設(shè)計(jì)過程中需要綜合多個(gè)方面因素考慮，明確舊橋梁和新橋梁的拼接結(jié)構(gòu)。如果公路橋梁的跨徑相對較小，可以選擇空心板結(jié)構(gòu)等，針對不同的上構(gòu)形式，選擇相對應(yīng)的上部結(jié)構(gòu)橫向拼接方式。

3.3 下構(gòu)拓寬方法

在墩臺等下構(gòu)結(jié)構(gòu)拓寬時(shí)，需要盡量與舊墩臺外形保持協(xié)調(diào)和一致，比如，選擇相同的結(jié)構(gòu)或者選擇樁式墩與柱式墩相互配合等，另外，一字翼墻橋在拓寬時(shí)仍采取一字翼墻橋臺方式。在基礎(chǔ)型式選擇方面，需要考慮基礎(chǔ)型式對墩臺的影響，如果有足夠條件，還可以選擇鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。在新基礎(chǔ)埋設(shè)深度選擇方面，盡量超過舊墩臺基底標(biāo)高。鉆孔灌注樁基礎(chǔ)在拓寬寬度較小以及樁距不足等情況下有著非常好的應(yīng)用效果，有著便捷性和經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)。

在橋梁拓寬方案設(shè)計(jì)過程中需要考慮多個(gè)方面問題，比如，舊橋的建設(shè)技術(shù)水平、區(qū)域地質(zhì)條件、橫向連接方式、結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)拼接時(shí)間、交通是否中斷等，做好新橋施工方法的選擇。舊橋橋梁拓寬質(zhì)量很大程度上受到新舊橋梁橫向連接方式等因素影響，一般拓寬拼接多選擇同跨徑和同結(jié)構(gòu)方式，各個(gè)橋梁需要與自身的實(shí)際情況相結(jié)合，做好下構(gòu)形式的合理選擇。

常見的墩臺改建拓寬方式有兩種：一種是使用淺基礎(chǔ)拓寬新橋，可以保持樁基與淺基礎(chǔ)相互不接觸，或者兩者共同受力，如果樁基礎(chǔ)與淺基礎(chǔ)相互不接觸，還需要樁基、樁基礎(chǔ)之間完全脫離，如果樁基礎(chǔ)與淺基礎(chǔ)共同受力，可以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的共同分擔(dān)；另一種是拆除舊橋樁基礎(chǔ)，利用舊橋樁基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)對新橋的拓寬，但是在實(shí)際施工中，舊橋拆除難度大且作業(yè)工序較為復(fù)雜，還會一定程度上降低橋梁實(shí)際承載力。所以施工過程中，要求施工單位結(jié)合實(shí)際情況科學(xué)合理的選擇基于橋梁墩臺改建拓寬舊橋的方法。

新墩臺施工會對舊墩臺產(chǎn)生一定的影響，如果選擇打樁基礎(chǔ)，人工打樁方式在打樁過程中會產(chǎn)生較大的振動，對周邊舊基礎(chǔ)形式有嚴(yán)重影響，舊基礎(chǔ)容易出現(xiàn)彎曲、側(cè)移等情況，在打樁過程中必須要提高對打樁速率控制重視度。如果選擇明挖施工方式，在墩臺拓寬過程中做好新墩臺基坑開挖深度的控制，避免有嚴(yán)重坍塌事故出現(xiàn)。如果需要將舊墩臺拆除，還需要保留其中穩(wěn)定部分，避免基坑中進(jìn)入過多的水導(dǎo)致發(fā)生軟化。

4 結(jié)語

公路舊橋拓寬設(shè)計(jì)不僅要對拓寬部分情況有充分全面的分析考慮，同時(shí)還需要做好舊橋原有基礎(chǔ)的分析，在拓寬加固設(shè)計(jì)前做好相應(yīng)的調(diào)查分析，從長遠(yuǎn)性角度出發(fā)展開設(shè)計(jì)規(guī)劃，綜合各個(gè)方面因素分析考慮，確定最佳拓寬方案。另外，還需要做好工程成本的有效控制，使用最小的投入創(chuàng)造出更大的價(jià)值。