市政橋梁拼寬設(shè)計(jì)

□文/陳志福

1 工程概況

既有泉州刺桐大橋北立交橋于2008 年9月建成，設(shè)計(jì)時(shí)速40 km/h，瀝青混凝土路面，最大縱坡4.85%，最小縱坡0.233%；主要有三個(gè)定向匝道。A 匝道：刺桐大橋右轉(zhuǎn)至坪山路，單向2車道，寬10.4 m。B匝道：江濱北路右轉(zhuǎn)至坪山路，單向單車道，寬8.5m。C 匝道：江濱北路左轉(zhuǎn)上刺桐大橋，單向2 車道，寬10.4 m。匝道橋上部結(jié)構(gòu)采用直腹板預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，下部結(jié)構(gòu)大多數(shù)采用透空Y型墩，雙肢之間采用多道橫系梁連接。

改擴(kuò)建工程新增刺桐大橋—江濱北路匝道，由刺桐大橋A 匝道分流，分流段豎向設(shè)計(jì)與刺桐大橋A 匝道縱斷保持一致，設(shè)計(jì)終點(diǎn)與江濱北路銜接，拼接段豎向標(biāo)高需與江濱北路銜。見圖1。

圖1 新增匝道平面

新增匝道采用3×30 m+4×30 m+3×30 m+20 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，與刺桐大橋A 匝道采用變寬拼接，拼接寬度由3.05 m 逐漸增加到7.5 m。

2 工程地質(zhì)情況

根據(jù)地質(zhì)調(diào)查及鉆探揭露，沿線各巖土體分布復(fù)雜，分布、厚度及風(fēng)化程度變化大。雜填土，沿線均有揭露，層厚2.70～5.80 m；淤泥，沿線大部分鉆孔有揭露，層厚為1.10～1.40 m；中砂，沿線鉆孔均有揭露，層厚為6.70～12.80 m，層厚變化較大；中砂，沿線五個(gè)鉆孔有揭露，層厚為1.60～8.70 m，層厚變化較大；卵石，沿線僅一個(gè)鉆孔未揭露，層厚為1.40～9.60 m，層厚變化較大；砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，沿線四個(gè)鉆孔有揭露，層厚為1.00～1.60 m；碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，沿線四個(gè)鉆孔有揭露，層厚為0.80～4.80 m；中風(fēng)化花崗巖，沿線兩個(gè)鉆孔有揭露，層厚為2.30～3.00 m；微風(fēng)化花崗巖，沿線鉆孔均有揭露，揭露層厚為5.20～8.80 m且未揭穿。

3 橋梁拼寬方式比選

舊橋改造拼接可選擇的方法見表1。

表1 連接形式及特征

本工程以盡量不增加舊橋荷載負(fù)擔(dān)為原則，切除舊橋拼接位置部分懸臂并植筋將新舊橋梁連接起來，盡量減少新加車道荷載對(duì)舊橋影響，同時(shí)讓新舊橋形成共同受力體系，分擔(dān)新加車道荷載和沉降荷載引起的剪力和部分彎矩。

對(duì)比各種橋梁拼接形式后，本橋推薦采用半剛性連接方式與既有橋梁拼接。該拼接方式橋面平順，抗裂性好，維修周期長(zhǎng)。

4 橋梁拼寬技術(shù)難點(diǎn)及對(duì)策

4.1 拼寬橋梁基礎(chǔ)沉降

4.1.1 產(chǎn)生的問題

現(xiàn)狀橋梁經(jīng)過長(zhǎng)期營(yíng)運(yùn)后，基礎(chǔ)沉降趨于穩(wěn)定，新建拼寬橋梁則發(fā)生沉降，在新舊橋梁基礎(chǔ)之間會(huì)產(chǎn)生沉降差，沉降差會(huì)在結(jié)構(gòu)拼接部位產(chǎn)生額外應(yīng)力。若沉降差過大，產(chǎn)生較大的應(yīng)力，拼接部位混凝土易沿橋梁縱向產(chǎn)生裂縫。

4.1.2 技術(shù)對(duì)策

1）降低新拼寬橋梁基礎(chǔ)的沉降，減小沉降差，減小新舊橋梁之間基礎(chǔ)之間由不均勻沉降對(duì)橋梁上下部結(jié)構(gòu)拼接部位產(chǎn)生的應(yīng)力。樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在保證樁基承載力的基礎(chǔ)上，選擇樁長(zhǎng)與樁徑之比較低值；在邊界條件允許的情況下，群樁可采用相對(duì)較大的樁間距。這些都可以有效控制樁基的沉降值。

2）合理的選擇拼寬橋上下部結(jié)構(gòu)拼寬部位、拼接的施工工序以及施工措施。

本橋拼接段下部結(jié)構(gòu)形式為2 根1.2 m 樁基礎(chǔ)接承臺(tái)、樁底嵌入微風(fēng)化花崗巖巖層2.5倍樁徑以上，滿足基礎(chǔ)承載力要求的同時(shí)，盡可能減少新建橋梁基礎(chǔ)的沉降。新拼寬橋在成橋后施加二期恒載+0.3倍活載預(yù)壓3 個(gè)月再進(jìn)行接縫的連接，較少新舊橋在運(yùn)營(yíng)階段的沉降差。

4.2 新拼寬預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工期間的上拱

拼寬橋梁上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)制PC 梁，預(yù)加力會(huì)使PC 梁體發(fā)生形變、跨中上拱，造成新舊橋梁梁體之間存在一定高差，無法拼接平順。

由于預(yù)應(yīng)力混凝土梁的鋼束配置及預(yù)加力的控制值是按照成橋使用階段來設(shè)計(jì)的，而在拓寬拼接施工階段，只有預(yù)加力和梁自重作用，因而預(yù)應(yīng)力混凝土梁的上拱值是較大的，隨著后期恒載和車輛荷載作用以及混凝土收縮、徐變作用，上拱值才會(huì)減小，為保證新舊橋梁拼接時(shí)平順，對(duì)架設(shè)至橋墩上的新拓寬梁施加壓重，使新舊梁拼接部位在拼接前的標(biāo)高接近，使拼接部位平順。

4.3 新舊橋收縮徐變差導(dǎo)致的自應(yīng)力

新舊橋建設(shè)時(shí)間相差4 a，新舊橋之間收縮徐變不一致。新橋建成后應(yīng)盡可能晚施工濕接縫，本橋新拼寬橋梁施工完畢后預(yù)壓3月，可有效改善新舊橋收縮徐變不一致的影響。

5 拼寬橋梁設(shè)計(jì)

5.1 拼寬前原有橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)

原有刺桐大橋A匝道橋?yàn)橹髁簽镻C連續(xù)箱梁，斷面為單箱雙室箱，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及查閱相關(guān)資料可知，使用狀態(tài)比較良好，不存在病害或缺陷。

5.2 主梁結(jié)構(gòu)

主梁采用PC 連續(xù)箱梁，斷面為單箱單室，梁高1.60 m，橋面橫坡（超高）通過頂、底板斜置形成。箱梁頂寬7.5 m，底寬4.0 m，懸臂長(zhǎng)度1.75 m；箱梁頂板厚0.25 m，底板厚0.22 m；跨中段腹板厚0.5 m，支點(diǎn)區(qū)域加厚到0.7 m；中橫梁寬2.0 m，端橫梁寬1.5 m，橫隔板厚0.5 m，每跨跨中設(shè)置1道橫隔板。

5.3 下部結(jié)構(gòu)

全橋橋墩除1#墩采用實(shí)體墩，其余橋墩均采用透空Y型墩，雙肢之間采用多道橫系梁聯(lián)結(jié)，以提高墩柱橫向穩(wěn)定性。頂端橫系梁采用精軋螺紋粗鋼筋預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，精軋螺紋粗鋼筋標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度930 MPa，張拉控制應(yīng)力770 MPa。墩柱截面尺寸0.75 m（橫）×1.5 m（縱），外側(cè)設(shè)置半徑為15 cm 的圓角，分聯(lián)墩墩頂擴(kuò)大為2.0 m，以滿足支座布置需要。橋墩基礎(chǔ)承臺(tái)厚度2.0 m，樁徑1.2 m，樁基按嵌巖樁設(shè)計(jì)，樁尖完整進(jìn)入微風(fēng)化花崗巖深度≮3.0 m。承臺(tái)頂面多在設(shè)計(jì)地面以下0.5 m。橋臺(tái)為U型臺(tái)，承臺(tái)厚度2.0 m。

5.4 箱梁拼寬工藝

本橋拼寬采用濕接縫拼接形式，見圖2和圖3。

圖2 濕接縫一般構(gòu)造

圖3 濕接縫鋼筋構(gòu)造

施工工藝：

1）拆除舊橋拼接端的護(hù)欄并切除切割懸臂0.5～1.0 m，施工新橋；

2）新橋成橋后施加二期恒載+0.3倍活載等值的壓重，預(yù)壓3月；

3）老橋植入連接筋、施工濕接縫連接段；

4）施工新橋橋面系及欄桿。

6 結(jié)語

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和城市道路橋梁事業(yè)的發(fā)展，舊橋拼寬建設(shè)項(xiàng)目越來越多，舊橋拼寬改造在工程建設(shè)中已不可避免。如何使新舊橋形成共同受力體系，盡量減少對(duì)舊橋的影響，確保橋面平順、行車舒適是橋梁拼寬設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵所在。本文所述刺桐大橋—江濱北路匝道已通車多年，整體運(yùn)營(yíng)良好，可為同類型的橋梁拼寬設(shè)計(jì)提供參考。