小跨徑空心板橋加寬設(shè)計(jì)

李 燕

（山西交通養(yǎng)護(hù)集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

伴隨城市經(jīng)濟(jì)快速增長，交通運(yùn)輸顯得尤其重要，由于早期規(guī)劃未能充分考慮到遠(yuǎn)期的交通量，高峰時(shí)段部分路段就會(huì)達(dá)到通行能力上限，解決擁堵問題的方式有兩種，一種是新建一條相同功能的公路解決擁堵，另一種就是對原有公路進(jìn)行擴(kuò)建[1]。對于因交通量激增需要進(jìn)行擴(kuò)建的高速公路，路基相對容易加寬，橋梁加寬成為了高速公路改擴(kuò)建工程的關(guān)鍵點(diǎn)，因?yàn)闃蛄杭訉捝婕暗叫屡f橋臺(tái)的連接方式[2-3]、基礎(chǔ)的連接方式、橋臺(tái)錐坡防護(hù)形式等諸多復(fù)雜問題。

由于晉城東收費(fèi)站附近頻繁發(fā)生大面積的堵車現(xiàn)象，需對晉城東收費(fèi)站進(jìn)行改擴(kuò)建設(shè)計(jì)。本文以晉焦高速K0+998.276 處晉張路小橋?yàn)槔齺碚f明空心板小橋加寬的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1 資料收集

舊橋加寬設(shè)計(jì)之前需進(jìn)行前期準(zhǔn)備工作，包括現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查、水文調(diào)查、舊橋數(shù)據(jù)收集等項(xiàng)目。舊橋數(shù)據(jù)收集，應(yīng)按以下幾個(gè)方面進(jìn)行：

a）原設(shè)計(jì)橋梁的施工圖設(shè)計(jì)文件、涉及原橋的變更文件以及竣工文件，進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)時(shí)參考。

b）外業(yè)調(diào)查時(shí)應(yīng)對該橋目前的使用情況進(jìn)行了解，對原橋的尺寸進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，比如墩臺(tái)各頂面標(biāo)高、支座坐標(biāo)等。

c）對原橋進(jìn)行現(xiàn)場檢測，現(xiàn)場復(fù)核橋梁基本數(shù)據(jù)表，檢查橋梁各部件的病害狀況，并進(jìn)行病害原因的分析，評價(jià)橋梁的技術(shù)狀況，為橋梁的管養(yǎng)及下一步維修改造提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及依據(jù)。

d）原橋橋梁寬度為25 m，雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)荷載為公路- I 級；該橋左側(cè)加寬后橋?qū)挒?8.75 m，位于收費(fèi)廣場變寬段，橋梁荷載等級為公路- I 級。

2 橋梁概況

該橋上部結(jié)構(gòu)為1-13 m 鋼筋混凝土空心板，下部結(jié)構(gòu)采用重力式臺(tái)、擴(kuò)大基礎(chǔ)；按雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)荷載為公路- I 級；小橋右前夾角為120°。該小橋上跨的公路為晉張線，尤其重型交通量較大，對該路段構(gòu)造物不可避免地造成損傷。在進(jìn)行外業(yè)調(diào)查的同時(shí)，對原橋進(jìn)行了現(xiàn)場檢測。

橋梁從橋面系構(gòu)造、鋼筋混凝土梁橋、支座、墩臺(tái)與基礎(chǔ)等方面進(jìn)行檢測。鑒于該橋?qū)嶋H情況，重點(diǎn)檢查墩柱受洪水沖擊、塊石撞擊部位和梁板抗震擋塊位置是否出現(xiàn)病害。經(jīng)過對該橋病害調(diào)查，根據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》[4]，按分層綜合評定法評定橋梁技術(shù)狀況等級，左幅為1 類、右幅為2 類，該橋有輕微缺損，對橋梁使用功能無影響。擬在原橋址采用舊橋加寬的方式，左幅加寬4.3 m。

3 橋梁加寬設(shè)計(jì)

3.1 加寬原則

原橋上部結(jié)構(gòu)為1-13 m 鋼筋混凝土空心板，橋?qū)?5.0 m，下部結(jié)構(gòu)為重力式臺(tái)、擴(kuò)大基礎(chǔ)。由于建設(shè)年代較早，原橋的空心板厚度為55 cm，加寬部分的空心板厚度為70 cm，新舊空心板采用不連接的方式，加寬部分的橋臺(tái)高度應(yīng)比原橋臺(tái)低15 cm。由于原橋的沉降基本趨于穩(wěn)定，為降低新舊橋不均勻沉降引起的不利影響，新舊橋臺(tái)采用不連接的方式。擴(kuò)大基礎(chǔ)應(yīng)先將襟邊部分拆除，通過植筋的方式將新舊基礎(chǔ)連接。加寬部分的下部結(jié)構(gòu)采用重力式臺(tái)、擴(kuò)大基礎(chǔ)，與原橋結(jié)構(gòu)形式相同。

3.2 加寬方案

橋梁加寬時(shí)，新舊橋連接的方式有以下3 種形式：

a）上、下部結(jié)構(gòu)均不連接。此連接形式的優(yōu)點(diǎn)為新舊橋結(jié)構(gòu)內(nèi)力互不影響，設(shè)計(jì)、施工均為獨(dú)立。缺點(diǎn)是連接部位的瀝青混凝土鋪裝層容易受新舊空心板的不均勻撓度影響，瀝青路面隨之形成縱向裂縫。

b）上、下部結(jié)構(gòu)均連接。此連接方式的優(yōu)點(diǎn)為新舊橋形成一個(gè)整體，減弱了連接部位的不均勻變形。缺點(diǎn)是原橋的沉降、混凝土收縮基本已經(jīng)完成，加寬部分的橋還有新的沉降與徐變，新舊橋連接處的不均勻沉降會(huì)產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力，容易使臺(tái)帽、橋臺(tái)連接處出現(xiàn)裂縫；同時(shí)下部的不均勻沉降還會(huì)反饋到上部結(jié)構(gòu)的連接處，進(jìn)而反應(yīng)在瀝青混凝土面層，橋面出現(xiàn)裂縫。

c）上部結(jié)構(gòu)連接、下部不連接。此方式的優(yōu)點(diǎn)是新舊橋上部形成整體，對路面行車安全及路面維護(hù)較為有利；新舊橋下部不連接，下部受力互不影響，下部的不均勻沉降對上部的影響較小。缺點(diǎn)是若新舊橋基礎(chǔ)出現(xiàn)較大的不均勻沉降差，會(huì)導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)連接處開裂。

3.3 加寬設(shè)計(jì)

該橋加寬部分橋臺(tái)基礎(chǔ)為擴(kuò)大基礎(chǔ)，基底采用水泥土擠密樁進(jìn)行處理，能降低基礎(chǔ)沉降引起的不利影響，新舊橋下部采用不連接的方式較為合適；由于新舊空心板高度不一樣，新舊橋上部采用不連接的方式較為合適，所以該橋加寬方案采用上、下部結(jié)構(gòu)均不連接的方案，擴(kuò)大基礎(chǔ)采用植筋[5]的方式將新舊基礎(chǔ)形成整體，如圖1 所示。

圖1 上、下部結(jié)構(gòu)均不連接方案

該橋加寬部分上、下部結(jié)構(gòu)形式與原橋相同，橋梁斷面如圖2 所示。下面著重介紹新舊橋連接處的設(shè)計(jì)。

3.3.1 擴(kuò)大基礎(chǔ)

圖2 橋梁橫斷面圖

新舊橋臺(tái)基礎(chǔ)采用植筋方式連為整體。開鑿原橋臺(tái)基礎(chǔ)表層混凝土10 cm 并植入C25 鋼筋，將開鑿面清洗干凈再澆筑橋臺(tái)混凝土，鋼筋順橋向和豎向間距均為30 cm，豎向植入2 組，順橋向植入30 組，每個(gè)橋臺(tái)單側(cè)植入60 根鋼筋，梅花型布置。

基底采用水泥土擠密樁進(jìn)行處理，處理寬度每邊應(yīng)超出路基底寬范圍2.0 m。擠密樁樁徑0.5 m，樁長以6.0 m 為控制，樁孔呈等邊三角形布置，孔中心距0.8 m，擠密樁材料水泥土質(zhì)量比為6%，樁頂設(shè)0.5 m 砂礫墊層。

3.3.2 橋臺(tái)

新舊橋臺(tái)結(jié)構(gòu)形式相同，都為重力式橋臺(tái)，橋臺(tái)材料為片石混凝土，新舊橋臺(tái)相互獨(dú)立，新舊橋臺(tái)間設(shè)2 cm 的沉降縫。

3.3.3 空心板

新舊橋的空心板都是鋼筋混凝土空心板，且相互獨(dú)立。原橋的空心板高度為55 cm，新橋的空心板厚度為70 cm，由于新橋空心板高度增加，橋下凈高因此降低，應(yīng)根據(jù)實(shí)際凈空高度在橋的進(jìn)出口設(shè)置限高桿，以免出現(xiàn)車輛碰撞空心板的安全隱患。

3.3.4 橋面鋪裝

該橋?yàn)榕f橋加寬設(shè)計(jì)，先拆除舊橋護(hù)欄底座混凝土部分及其下面的橋面現(xiàn)澆層，并清洗干凈開鑿面，與加寬橋部分同時(shí)澆筑橋面混凝土，鋪裝厚度與原橋相同。由于新舊橋上、下部均不連接，連接處橋面鋪裝容易出現(xiàn)縱向裂縫，因此在新舊橋縫寬處布設(shè)土工布來減緩裂縫的出現(xiàn)，土工布必須在熱瀝青上進(jìn)行安裝施工，以保證其黏結(jié)效果。

4 結(jié)語

21 世紀(jì)以來，我國建設(shè)了很多小跨徑空心板橋梁，多數(shù)橋梁結(jié)構(gòu)仍滿足使用功能但受制于交通量激增，為緩解通行壓力對橋梁進(jìn)行加寬設(shè)計(jì)是具有實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性的，根據(jù)原橋的上部、下部結(jié)構(gòu)形式、地質(zhì)情況對新舊橋的連接方式進(jìn)行合理的方案選擇，使新舊橋間的相互影響降到最低。為進(jìn)一步研究和推廣小跨徑空心板橋的加寬設(shè)計(jì)，我們還需在今后的橋梁設(shè)計(jì)中不斷探索、交流。