公路改擴(kuò)建工程中橋梁加寬方案的探討

許剛

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，部分已建的公路已經(jīng)不能滿足交通量增長的需求。而在既有公路改擴(kuò)建項(xiàng)目中，橋梁設(shè)計(jì)人員將越來越多地接觸到對既有橋梁進(jìn)行加寬擴(kuò)建的問題。文章歸納比較了幾種常見的橋梁加寬方案，并分析介紹了一則橋梁擴(kuò)建拼寬的工程實(shí)例。

關(guān)鍵詞：橋梁;改擴(kuò)建;拼寬;連接

0 引言

近年來，我國公路的交通量日益飽和，舊路改擴(kuò)建正逐漸成為公路建設(shè)的熱門領(lǐng)域。橋梁是公路的咽喉，而公路改擴(kuò)建項(xiàng)目又大多涉及到橋梁的加寬改造、拆除重建等問題。因此對于既有橋梁的加寬改造設(shè)計(jì)就具有重要的工程現(xiàn)實(shí)意義。

1 橋梁拓寬采用的結(jié)構(gòu)類型

一般來說，橋梁加寬遵循“同結(jié)構(gòu)、同跨徑”的設(shè)計(jì)原則，即采用與原橋一致的結(jié)構(gòu)形式拓寬，這樣，改造后橋梁新舊部分的結(jié)構(gòu)形式一致，相互協(xié)調(diào)[1]。

2 新舊結(jié)構(gòu)的連接方式

從大量的工程實(shí)踐可以看出，新舊橋梁結(jié)構(gòu)如何連接是橋梁拓寬改造的關(guān)鍵所在。新舊結(jié)構(gòu)橫向連接形式的好壞直接關(guān)系到施工的難易程度，后期維修養(yǎng)護(hù)的費(fèi)用成本，甚至改造后橋梁的安全性和可靠性。

2.1 上、下部結(jié)構(gòu)均不連接

由于舊橋已經(jīng)使用若干年，混凝土的收縮徐變和橋梁基礎(chǔ)沉降已經(jīng)基本完成。而新橋混凝土的收縮徐變及基礎(chǔ)沉降都處于發(fā)展過程中。當(dāng)采用這種方式加寬時(shí)，加寬橋與原橋各自受力明確且互不影響，易于施工，基本不影響既有公路的交通[2]。但是由于汽車荷載作用下，新舊橋的剛度不一致，會產(chǎn)生較大的撓度差，且拓寬橋梁大多寬度較小，結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度不大，會進(jìn)一步導(dǎo)致橋面鋪裝層的縱向裂縫、橫橋錯臺和拼接位置滲漏等病害。影響行車舒適性、安全性和橋面美觀的同時(shí)，更增加了后期維修養(yǎng)護(hù)的成本。

2.2 上、下部結(jié)構(gòu)均連接

新橋與原橋形成一個(gè)整體，共同受力。減小了各種荷載（包括基礎(chǔ)不均勻沉降、汽車荷載、溫度荷載等）作用下新舊橋梁連接處的不均衡變形[3]。該方法將新、舊橋上部結(jié)構(gòu)與下部墩臺蓋梁的對應(yīng)部位均通過植筋、澆筑濕接縫、粘貼鋼板等方式連接起來。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是改造后橋梁整體性較好。然而卻存在以下幾個(gè)問題：（1）新、舊橋上部結(jié)構(gòu)混凝土變形不一致和下部結(jié)構(gòu)的沉降差會在連接處引起較大的附加內(nèi)力，易導(dǎo)致上下部結(jié)構(gòu)連接處產(chǎn)生裂縫，影響行車，增加維護(hù)工作量;（2）施工復(fù)雜，成本較高，施工期的公路保通難度較大;（3）不宜用于軟土地區(qū)。在日本、俄羅斯等國的部分橋梁由于在下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)便考慮了日后加寬的需求，因此較多地使用了此種加寬改造方法，而我國由于國情所限，目前實(shí)際應(yīng)用中限制較多。

2.3 上部結(jié)構(gòu)連接，下部結(jié)構(gòu)不連接

新橋與原橋上部連接，形成整體，有利于上部結(jié)構(gòu)受力、行車舒適及路容美觀;下部結(jié)構(gòu)不連接，下部各自受力，內(nèi)力相互不影響，可以減少新、舊橋之間由于變形不一致，基礎(chǔ)不均勻沉降而引起的附加內(nèi)力[4]。在設(shè)計(jì)時(shí)，一般適當(dāng)增加拼寬橋樁長，并堆載存放一段時(shí)間后再行拼接，以最大限度地減少新舊結(jié)構(gòu)的不均勻變形，并降低新舊橋間的沉降差。該方法目前在國內(nèi)改擴(kuò)建項(xiàng)目中應(yīng)用較廣泛，改造后的橋梁使用情況較好，橋面縱向裂縫、拼接部滲漏等病害較少見，效果比較理想。然而該連接方式對施工工藝、施工組織的要求較高，且對既有公路交通也有一定影響。

無論采用何種結(jié)構(gòu)加寬形式，新舊橋之間的連接都至關(guān)重要，直接影響橋梁整體性及新舊橋的聯(lián)合受力性能。

3 上部結(jié)構(gòu)連接方式的對比

3.1 上部結(jié)構(gòu)拼寬實(shí)施方案

對于預(yù)制梁橋，常用的拼接方案有：混凝土鉸連接，鋼板搭接連接，弱剛性連接等。

各連接方式優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)對比如下：

4 橋梁拼寬實(shí)例分析

以某國道改建項(xiàng)目為例，由于新建交通樞紐，需要對原公路上的一座既有橋架進(jìn)行雙側(cè)拼寬。

原橋上部結(jié)構(gòu)為3 m～30 m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁（斜交，45°），橋?qū)?4.0 m，橋長97 m。箱梁采用先簡支后連續(xù)的結(jié)構(gòu)體系。原橋梁下部兩側(cè)橋臺均為柱式橋臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑均為1.5 m。1、2號橋墩采用蓋梁柱式墩、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑均為1.5 m。為滿足新建樞紐的使用要求，需要在原橋左、右幅外側(cè)各拓寬8 m。

4.1 橋梁加寬方案設(shè)計(jì)

本橋設(shè)計(jì)中的一個(gè)有利條件是原橋梁為三幅橋梁獨(dú)自受力，中間采用綠化帶分隔開來。兩側(cè)拼寬的位置為原橋的非機(jī)動車道，因此拼寬橋施工對道路交通影響很小，并且不需要考慮上部結(jié)構(gòu)連接時(shí)混凝土接縫受車輛荷載及其震動的影響。因此設(shè)計(jì)時(shí)采用了新、舊橋上部結(jié)構(gòu)連接，下部結(jié)構(gòu)不連接的拼寬方案。新建橋梁的上、下部結(jié)構(gòu)體系均與原橋相同。

4.2 新舊橋連接構(gòu)造措施

為保證拼寬橋建成后的使用效果，設(shè)計(jì)采用的具體構(gòu)造措施如下：

（1）加寬橋梁部分由兩片中梁和一片邊梁拼裝而成，原橋與加寬部分通過50 cm寬的現(xiàn)澆混凝土濕接縫連接形成整體。

（2）拆除原橋外側(cè)護(hù)欄，并鑿除護(hù)欄內(nèi)側(cè)100 cm范圍內(nèi)的原橋橋面鋪裝，為確保橋面整體受力，加寬橋面現(xiàn)澆層鋼筋與舊橋整體化層鋼筋搭接連接。

（3）為確保原結(jié)構(gòu)與新建結(jié)構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)共同受力，新、舊橋梁上部結(jié)構(gòu)之間需進(jìn)行有效連接：拆除原橋邊梁懸臂50 cm，在原箱梁翼緣位置植入連接鋼筋與新箱梁預(yù)埋鋼筋對應(yīng)焊接，再通過混凝土澆筑將新、舊梁連接成整體。

（4）為減少運(yùn)營期間新舊橋不均勻沉降對結(jié)構(gòu)受力的不良影響，在新舊橋橋臺處設(shè)置2 cm的沉降縫，用瀝青麻絮填塞;并對加寬橋梁進(jìn)行增加樁長，且嚴(yán)格控制施工時(shí)的樁底沉渣厚度等措施減小新橋基礎(chǔ)的沉降。

（5）對拼寬梁橋來說，在汽車偏載作用及接縫段混凝土收縮徐變的影響下，舊橋翼緣的上下緣可能會出現(xiàn)較大的橫向拉應(yīng)力，導(dǎo)致其產(chǎn)生沿順橋向的裂縫?？紤]到此問題，本橋拼接采用了 “弱剛性連接”方法，且在新舊橋面板和混凝鋪裝層頂面沿縱橋向方向設(shè)置2 cm深，3 mm寬的切縫，在保證上部結(jié)構(gòu)整體性的同時(shí)，希望通過切縫的變形釋放部分附加應(yīng)力，從一定程度上解決箱梁拼接縫縱向開裂的問題。

（6）為減少新舊橋梁的不均勻沉降，以及新橋上部結(jié)構(gòu)混凝土收縮帶來的不利影響，要求施工時(shí)進(jìn)行必要的堆載預(yù)壓程序，即在新建現(xiàn)澆箱梁安裝到位后，先采用預(yù)壓法消除新建橋梁部分沉降后（預(yù)壓重量采用自重的一半，時(shí)間不小于3個(gè)月），再采用C50鋼纖維補(bǔ)充混凝土澆筑50 cm的拼接縫。

該工程目前已建成通車，拼寬橋的具體實(shí)施效果仍需要進(jìn)一步的觀測研究。希望能為今后的橋梁拓寬改建工程提供良好的參考方式。

5 結(jié)語

橋梁的拼寬改建是一項(xiàng)較為繁瑣的工程，受多種因素影響，設(shè)計(jì)中要因地制宜，綜合考慮，在保證技術(shù)可行的同時(shí)要兼顧經(jīng)濟(jì)效益。本文對國內(nèi)橋梁拼寬的幾種常見方式進(jìn)行了歸納，并對一則工程實(shí)例進(jìn)行了總結(jié)分析。愿對橋梁拼寬改造工程提供一定參考，起到拋磚引玉的作用。

參考文獻(xiàn)：

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