橋梁拓寬改建設(shè)計方案探討

羅超

【摘 要】我國改革開放后經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，現(xiàn)代化和城市化進(jìn)程不斷加快，國民生活水平得到快速提高，汽車保有量不斷增加，早期建設(shè)的道路和橋梁已經(jīng)不能滿足日益增大的交通壓力。文章分析了橋梁拓寬現(xiàn)狀，介紹了橋梁拓寬的橫向連接方式及拓寬改建相關(guān)規(guī)范，在此基礎(chǔ)上對橋梁拓寬改建種類及方式進(jìn)行深入探析，提出橋梁拓寬改建的具體措施，希望對橋梁拓寬改建設(shè)計方面提供一定的幫助。

【關(guān)鍵詞】橋梁拓寬;橋梁改建;工程設(shè)計

1 目前我國交通及橋梁拓寬改建現(xiàn)狀

1.1 我國目前交通現(xiàn)狀

改革開放40多年來，國民的生活發(fā)生了翻天覆地的改變，伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來越多的汽車開始進(jìn)入普通民眾家中，道路交通面臨的壓力越來越大，國家緊隨發(fā)展潮流建設(shè)了相應(yīng)的道路和橋梁等現(xiàn)代化交通。很多舊有的投入的公路和橋梁已經(jīng)“服役”多年，逐漸不能滿足因經(jīng)濟(jì)發(fā)展對道路交通提出的要求，許多問題開始凸現(xiàn)，例如隨著車流量的增加，路網(wǎng)不暢、設(shè)施不足、交通擁堵等問題越來越突出。原有道路建設(shè)時代久遠(yuǎn)及交通量增加，已經(jīng)成為交通發(fā)展的瓶頸，從長遠(yuǎn)來看，不利于經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

1.2 橋梁拓寬改建現(xiàn)狀

我國人口眾多，人口密集程度高，為了滿足經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國道路和橋梁建設(shè)縱橫交錯，十分繁雜。不同區(qū)域的地理位置和人口密集程度對道路和橋梁的使用功能需求也不盡相同，同時考慮到對自然環(huán)境和區(qū)域文化特點的保護(hù)，為了提升通行效率，緩解道路交通壓力，按照區(qū)域的發(fā)展需求和未來的發(fā)展規(guī)劃，對區(qū)域原有的橋梁和道路進(jìn)行拓寬，不僅能夠解決目前的道路交通壓力問題，而且是最便捷、最環(huán)保且能夠最大限度地確保原有道路網(wǎng)正常運行的有效措施。

2 橋梁拓寬的種類及橫向連接方式

2.1 橋梁拓寬改建種類分析

結(jié)合當(dāng)前道路發(fā)展形勢來看，當(dāng)前橋梁拓寬主要分為3類。

2.1.1 橋梁寬度與承載力均不能滿足使用

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，原有橋梁已經(jīng)不能滿足當(dāng)下車流量的使用情況，寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到目前使用要求，部分道路使用年限長且年久失修，出現(xiàn)承載力不足等安全隱患。對于這種問題橋梁，改建的方案不再是將原有橋梁進(jìn)行拓寬，而是移位建設(shè)新橋或原位拆除重建。在移位新建橋梁修建過程中，交通壓力仍由舊橋承擔(dān)，待新橋修成后將交通引入新建橋梁中并拆除舊橋。在原位拆除重建橋梁修建過程中，施工前先做好臨時保通的便橋或便道加便涵，待新橋修成后恢復(fù)道路交通。

2.1.2 僅橋梁寬度不能滿足使用

這種類型的橋梁的承載力和結(jié)構(gòu)安全仍能夠滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求，只是因為車流量的增加和橋面寬度不夠造成交通擁堵的問題，這種橋梁工程只需要對原有橋面的寬度進(jìn)行拓寬或改造。橋面拓寬可以從單側(cè)或兩側(cè)對橋梁進(jìn)行拓寬改建，即最大限度地保持原有的橋梁結(jié)構(gòu)，在舊橋的一側(cè)或兩側(cè)建新橋，建成之后新橋和舊橋一同承擔(dān)交通運輸壓力，并且新橋與舊橋之間結(jié)構(gòu)獨立、互不影響。

2.1.3 目前能夠滿足使用但納入拓寬計劃

這一類的橋梁主要是能夠滿足目前的使用要求，但隨著城市發(fā)展和規(guī)劃，將在未來某一時間節(jié)點內(nèi)達(dá)到交通飽和，相關(guān)部門為了預(yù)防時間節(jié)點到來引起不必要的交通擁堵所進(jìn)行的對未來的規(guī)劃行為。新橋與舊橋連接緊密，通常在新橋建設(shè)完成后，在新橋和舊橋的橋面鋪裝層連續(xù)攤鋪，兩者間共同受力、共同作用。同時，為了橋面行車的安全和舒適，要求新橋和舊橋在運行過程中保持形變一致。

2.2 橋梁的橫向連接方式

2.2.1 橋梁上、下部結(jié)構(gòu)均連接

橋梁拓寬工程需要考慮大量的外界因素，同時為了使新建拓寬橋梁的部分能與原有的部分成為一個完整的整體，工程上目前經(jīng)常采用澆注濕接縫、橫向通過植筋等方案將原有橋梁和新建拓寬部分橋梁的上部結(jié)構(gòu)連接起來，采用同樣的方法將橋梁下部結(jié)構(gòu)橋墩等部位用混凝土進(jìn)行灌澆[1]，使新舊橋梁連成一個整體。目前，很多道路橋梁在擴(kuò)建中采取這種新老橋梁上、下構(gòu)均連接的方案。此方案的優(yōu)勢在于：新建結(jié)構(gòu)與原橋形成一個緊密的整體，運行的效果較好;連成一個整體后，整體受力，增強(qiáng)整體抗彎抗折性能。劣勢在于：此方案的基礎(chǔ)利用原有橋梁的基礎(chǔ)，拓寬部分依附于原有橋梁下部結(jié)構(gòu)，投入使用后可能會使連接處出現(xiàn)裂縫，隨著投入使用時間的延長，裂縫還將繼續(xù)擴(kuò)大，不僅影響美觀，還會導(dǎo)致安全隱患及橋體的承載力下降，后期的維修養(yǎng)護(hù)工作也很難開展。

2.2.2 橋梁上、下部結(jié)構(gòu)均不連接

橋梁拓寬改建方案對工程施工進(jìn)度有直接的影響。通過在拓寬部分設(shè)置沉降縫，使新老橋梁上、下各部分均不存在連接，在下部結(jié)構(gòu)連接處用瀝青麻絮填充，上部結(jié)構(gòu)連接處設(shè)置伸縮縫;不僅使拓寬部分與原有橋梁單獨受力，避免相互干擾，還能降低施工難度及縮減工期。此方案具有不用考慮橫向連接處技術(shù)問題、施工方案簡單等優(yōu)點，但存在經(jīng)投入使用后在車流通行及各種不利因素的影響下導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)等問題，不僅影響橋面的美觀，還對橋面行駛車輛的安全帶來一定的隱患。

2.2.3 橋梁上部結(jié)構(gòu)連接下部結(jié)構(gòu)不連接

根據(jù)目前橋梁工程施工技術(shù)，新舊橋梁的橫向連接方式還可采取單獨將上部結(jié)構(gòu)連接的方式，該方式僅將橋梁上部結(jié)構(gòu)連接，新舊橋梁內(nèi)力間沒有影響，橋梁上部結(jié)構(gòu)對下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力的影響可忽略。但是連接部分材料的使用的差異將產(chǎn)生額外內(nèi)力，同時基礎(chǔ)沉降也使連接部位內(nèi)力增大。對于這種方式帶來的弊端，通常需通過增強(qiáng)地基強(qiáng)度及增加基樁長度或直徑等方式減少基礎(chǔ)沉降量，同時拓寬部分材料的選擇應(yīng)與舊橋材料盡可能地保持一致，在工程實施時還要對舊橋梁進(jìn)行加固處理（如圖1所示）。

3 橋梁拓寬改建的基本方式及規(guī)范

3.1 現(xiàn)有橋梁拓寬的基本方式

3.1.1 從單側(cè)對橋梁進(jìn)行拓寬改造

對橋梁的拓寬改建，應(yīng)結(jié)合原有道路實際情況，當(dāng)原有道路是從單側(cè)進(jìn)行拓寬改建時，原有橋梁的改建可考慮從單側(cè)對其進(jìn)行拓寬，這種做法的優(yōu)點是舊橋的結(jié)構(gòu)基本不變，施工時不影響交通的正常運行，能緩解施工時的交通壓力。新橋建成后原有的橋梁仍能夠正常運行，承擔(dān)部分交通壓力，同時新橋與舊橋的結(jié)構(gòu)是相互獨立的，互不影響。

3.1.2 從兩側(cè)對橋梁進(jìn)行拓寬改造

當(dāng)原有道路提級改造是由兩側(cè)進(jìn)行對稱拓寬時，相應(yīng)的對橋梁的拓寬也應(yīng)從兩側(cè)進(jìn)行。從兩側(cè)對橋梁進(jìn)行拓寬改建的主要形式是在原有橋梁的基礎(chǔ)上，通過在兩側(cè)增設(shè)大邊梁和獨立邊梁兩種方式拓寬橋梁。采用在其兩側(cè)增加獨立邊梁的方式拓寬橋梁[2]，新增的部分通常被應(yīng)用于人行道。采用增設(shè)大邊梁的方式對原有的橋梁進(jìn)行拓寬時，應(yīng)加固原有橋梁下部結(jié)構(gòu)以提高舊橋的承載能力，使其能夠持久安全地繼續(xù)服務(wù)于社會，更利于對資源的節(jié)約和環(huán)境的保護(hù)。

3.2 規(guī)范橋梁拓寬改建

3.2.1 完善橋面連接問題

為了適應(yīng)時代的發(fā)展，解決原有橋梁寬度不足的問題，橋梁的拓寬改建是目前行之有效的方法，但是在處理舊橋和新橋的橋面與兩者構(gòu)造關(guān)系方面應(yīng)謹(jǐn)慎，尤其需要將新橋和舊橋的橋面連接成一個整體，同時要處理好其橋面的連接問題。

3.2.2 完善新增整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計

通常，需要拓寬改建的橋梁已投入使用多年，橋梁的整體結(jié)構(gòu)在日常溫度、濕度的變化及對橋面的承載力和自身的重力作用下，橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的徐變大致已完成[3]，這就要求施工團(tuán)隊在對新增橋梁的混凝土結(jié)構(gòu)的收縮徐變和重量等數(shù)據(jù)進(jìn)行充分的收集和計算，提出詳細(xì)的解決方案，避免新舊橋梁混凝土結(jié)構(gòu)連接處出現(xiàn)縫隙。

3.2.3 完善新增獨立結(jié)構(gòu)的設(shè)計

當(dāng)舊橋拓寬設(shè)計是從單邊新建橋梁拓寬時，將原有橋梁和新建橋梁各自作為一個獨立的結(jié)構(gòu)，兩橋之間結(jié)構(gòu)相互獨立、互不干涉，兩橋面之間不存在橋面連接的問題。對于這種橋梁拓寬方式，可以不考慮兩座橋梁之間的相互作用，在設(shè)計方案時，可以將拓寬部分按照新橋梁進(jìn)行獨立設(shè)計，按照獨立橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工。設(shè)計方案時應(yīng)慎重考慮新橋施工對舊橋結(jié)構(gòu)的影響，同時新橋施工時應(yīng)做好詳細(xì)的施工組織設(shè)計，避免給舊橋結(jié)構(gòu)造成影響。

4 橋梁拓寬改建的具體措施

4.1 增加鋼筋混凝土懸臂挑梁

該方法可以結(jié)合其他橋梁的加固方法一同使用。當(dāng)橋梁的各部分結(jié)構(gòu)完整如橋墩等結(jié)構(gòu)完整、能夠滿足橋梁的拓寬甚至提升荷載能力的要求時，對于從雙側(cè)拓寬的拱形橋和梁式橋，先將原有橋梁的承重結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固和提載后將原橋梁的人行道和橋面的鋪裝層進(jìn)行拆除，通過增加人、車行道的懸臂梁，重新對橋面澆灌高標(biāo)號的鋼筋混凝土，重新安裝欄桿和人行道，達(dá)到拓寬橋梁、減少整體拓寬工程量的目的。

4.2 增加邊梁或邊拱肋的拓寬方法

為了達(dá)到拓寬橋面的目的，部分靠近城鎮(zhèn)有人行道的橋梁，可拆除人行道和欄桿后在一側(cè)或兩側(cè)增設(shè)邊梁或邊拱肋[4]，若采取這種方法需要預(yù)先測量橋墩的寬度能否達(dá)到增設(shè)新梁或肋的寬度，若不夠應(yīng)先拓寬橋墩的寬度，該方法新增的結(jié)構(gòu)不承受原來橋梁主梁帶來的剪應(yīng)力，橫向荷載的分配較小，只受到自身重量、所添置人行道及在人行道上行人的荷載。

4.3 增加拱肋或主梁的拓寬方法

當(dāng)舊橋的承載能力不足時，橋梁需要先提高自身的承載能力，然后再將橋面拓寬，可以采用增加主梁或拱肋的形式提高橋梁的承載能力和拓寬橋面。本方法的特殊之處在于新添置的拱肋或主梁的強(qiáng)度要比原有橋梁更大，所以投入使用后通過分配更多的荷載使原橋梁結(jié)構(gòu)分擔(dān)較少的荷載，起到提高承載能力的作用。這種拓寬方法需要同時對墩臺等原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行加寬，所以施工難度較大、時間較長。

4.4 橋墩橋臺拓寬改建的基本原則

橋墩橋臺的拓寬是將原有墩臺的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上對其上半部分進(jìn)行加寬，使其達(dá)到橋面拓寬工程所需的寬度，要求改建后的墩臺結(jié)構(gòu)與原墩臺結(jié)構(gòu)是一致的。對橋墩下部施工難度較大，地質(zhì)通常較為柔軟且存在水下施工和新老地基在不均勻沉陷等問題，因此墩臺拓寬堅持在原基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)大致不變的情況下對其上部分進(jìn)行加寬的基礎(chǔ)原則。實踐證明，這一原則對柱式墩臺基礎(chǔ)拓寬不大的橋梁有良好的效果。

5 結(jié)語

本文通過分析我國交通現(xiàn)狀及橋梁拓寬改建現(xiàn)狀，了解到經(jīng)濟(jì)發(fā)展對交通帶來的巨大壓力及橋梁拓寬改建工程實施的必要性。通過對橋梁拓寬種類的分析，根據(jù)橋梁承載力和寬度等實際情況，施工人員可以采取相應(yīng)的拓寬方案。通過對橋梁橫向連接方式的介紹，對橋梁拓寬改建方案有了具體認(rèn)識，提出了增設(shè)鋼筋混凝土懸臂挑梁、增設(shè)邊梁或邊拱肋、增加拱肋或主梁3種具體的拓寬方法。

參 考 文 獻(xiàn)

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