新舊橋梁上部結(jié)構(gòu)總體拼接技術(shù)要點(diǎn)分析

石磊

摘要 隨著我國(guó)道路交通量的持續(xù)增加，有些橋梁設(shè)計(jì)指標(biāo)已不能滿(mǎn)足需求，需要對(duì)橋梁進(jìn)行加寬。橋梁的加寬施工極其復(fù)雜，核心問(wèn)題在于新舊橋梁上部結(jié)構(gòu)接縫處理方式。文章通過(guò)對(duì)新舊橋梁上部結(jié)構(gòu)拼接的構(gòu)造進(jìn)行研究，確定橋梁上部結(jié)構(gòu)拼接設(shè)計(jì)原則。根據(jù)舊橋結(jié)構(gòu)組成，對(duì)空心板梁拼接施工提出三個(gè)方案，通過(guò)對(duì)比分析確定濕接縫連接為最佳拼接方案。對(duì)預(yù)制混凝土箱梁的拼接施工技術(shù)進(jìn)行分析，經(jīng)過(guò)對(duì)比分析確定弱性剛接方案為最佳拼接方案。

關(guān)鍵詞 新舊橋梁;上部結(jié)構(gòu);拼接技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào) U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）13-0151-03

0 引言

隨著我國(guó)公路工程建設(shè)的不斷發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)建成的公路橋梁總數(shù)超過(guò)35萬(wàn)座[1]。雖然公路橋梁建設(shè)的速度快、數(shù)量多，但是由于橋梁建設(shè)較早，有些橋梁的交通功能已經(jīng)出現(xiàn)諸多問(wèn)題，公路橋梁的通行壓力日益增加。為了解決公路橋梁的通行壓力，需要對(duì)橋梁進(jìn)行加寬設(shè)計(jì)與施工[2]。但是橋梁加寬施工復(fù)雜，施工工序繁瑣，其核心問(wèn)題在于新舊橋梁連接處的鉸接方式[3]。結(jié)合工程實(shí)踐，目前采用最多的橋梁上部結(jié)構(gòu)拼接技術(shù)包括混凝土濕接縫連接、橫隔板連接以及鋼板連接等，都能夠?qū)π屡f橋梁起到拼接作用，但是針對(duì)各種拼接技術(shù)的施工要點(diǎn)研究較為模糊[4]。該文以新舊橋梁上部結(jié)構(gòu)拼接的構(gòu)造為出發(fā)點(diǎn)，研究了橋梁上部結(jié)構(gòu)拼接設(shè)計(jì)原則。根據(jù)混凝土梁式橋組成特點(diǎn)，分別對(duì)預(yù)制空心板及預(yù)制箱梁的加寬拼接技術(shù)進(jìn)行研究，對(duì)新舊橋梁上部結(jié)構(gòu)總體拼接技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析。

1 新舊橋梁上部結(jié)構(gòu)拼接的施工技術(shù)研究

根據(jù)我國(guó)橋梁結(jié)構(gòu)的使用需求，需要對(duì)舊橋進(jìn)行拼寬。之前橋梁形式多為預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋，其上部結(jié)構(gòu)主要組成以先張法預(yù)應(yīng)力空心板梁、后張法預(yù)應(yīng)力混凝土T梁以及預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋?yàn)橹?。因此?duì)新舊橋梁上部結(jié)構(gòu)拼接研究對(duì)象主要為預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋，在進(jìn)行新舊橋梁上部結(jié)構(gòu)拼接設(shè)計(jì)時(shí)，需要從兩個(gè)方面考慮。一方面是預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋拼接拓寬后的使用性能，另一方面是預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋上部結(jié)構(gòu)拼接的施工可行性。

1.1 新舊橋梁上部結(jié)構(gòu)拼接設(shè)計(jì)原則

舊橋的拼接拓寬設(shè)計(jì)的影響因素眾多，從舊橋拼接的設(shè)計(jì)與施工整體分析而言，橋梁上部結(jié)構(gòu)拼接設(shè)計(jì)與施工主要受制于三個(gè)因素。第一，在新舊橋梁拼接施工過(guò)程中不能因?yàn)槭┕ぴ斐蓸蛄和Ｖ雇ㄜ?chē)。第二，新舊橋梁進(jìn)行拼接施工過(guò)后必須形成統(tǒng)一的整體，保證舊橋梁與新加寬橋共同受力，共同作用。第三，新舊橋梁拼接必須與橋頭連接的公路共同完成施工，與橋梁連接的路基、路面以及交通附屬設(shè)施共同施工。根據(jù)限制因素確定新舊橋梁上部結(jié)構(gòu)拼接原則：

（1）為了使新舊橋梁上部結(jié)構(gòu)的拼接施工更加方便簡(jiǎn)單，拼接的新橋跨徑及孔徑最好與舊橋相同，但是對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)與下部航運(yùn)通道或高等級(jí)公路斜交的連續(xù)梁橋而言，受舊橋梁橋下凈空的限制，新橋加寬的跨徑及孔徑需要通過(guò)研究過(guò)后才能夠確定。

（2）為了防止新橋加寬導(dǎo)致橋面橫坡增大影響橋下凈空，導(dǎo)致橋下航運(yùn)通道不能正常運(yùn)行，因此新舊橋梁結(jié)構(gòu)加寬后必須保證橋梁下部?jī)艨諛?biāo)準(zhǔn)不變。但是對(duì)于由不同結(jié)構(gòu)形式組成的混凝土梁橋，需要采用不同的技術(shù)方法滿(mǎn)足橋下凈空的要求。

（3）對(duì)于舊橋結(jié)構(gòu)存在較多嚴(yán)重病害，在進(jìn)行新舊橋梁拼接時(shí)施工困難且不易進(jìn)行橫向拼接時(shí)。放棄橫向拼接施工設(shè)計(jì)方案，選擇在舊橋基礎(chǔ)上確定新的線(xiàn)位，再建新橋的方案。

1.2 空心板橋梁上部結(jié)構(gòu)加寬拼接技術(shù)方案研究

根據(jù)我國(guó)橋梁結(jié)構(gòu)類(lèi)型及特征，橋梁上部結(jié)構(gòu)主要由預(yù)應(yīng)力預(yù)制混凝土空心板梁、預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)裝配而成，結(jié)合工程實(shí)際對(duì)空心板橋梁上部結(jié)構(gòu)加寬拼接技術(shù)方案研究。

1.2.1 加寬斷面

由空心板裝配而成的橋梁上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行新橋拼接施工時(shí)，加寬部分橋梁按照舊橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工。

1.2.2 上部結(jié)構(gòu)拼接方案

（1）方案1：濕接縫連接。濕接縫連接是新舊橋梁上部結(jié)構(gòu)最常用的拼接技術(shù)，該種拼接技術(shù)特點(diǎn)是在新舊橋連接處設(shè)置一條濕接縫，在接縫中設(shè)置鉸接，能夠?qū)⑿屡f橋上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行拼接形成統(tǒng)一的整體結(jié)構(gòu)。并且為了保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在預(yù)制空心板端處布設(shè)橫梁。在加寬新橋修建完成4個(gè)月后，再澆筑濕接縫將新舊橋梁上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行拼接，減少加寬橋梁收縮徐變與地基沉降造成的橋梁結(jié)構(gòu)整體性下降。

新舊橋梁上部結(jié)構(gòu)采用濕接縫連接的拼接方式施工較為復(fù)雜，新舊橋梁結(jié)構(gòu)濕接縫連接施工如圖1所示。濕接縫連接具體施工順序?yàn)?，第一步，?duì)原橋鋪裝、欄桿等附屬設(shè)施進(jìn)行鑿除。第二步，在原橋梁懸臂邊板根部及頂部植入鋼筋，在鋼筋植入處安放預(yù)制空心板加寬，安放完畢后澆筑混凝土處理空心板鉸縫。第三步，加寬新橋施工4個(gè)月后，將原橋進(jìn)行封閉，加寬橋開(kāi)放交通。第四步，排查原橋鉸縫是否失效，若原橋鉸縫失效重新制作鉸縫，綁扎拼接處現(xiàn)澆混凝土濕接縫及端部橫梁鋼筋，濕接縫連接完工后可開(kāi)放新橋交通，舊橋進(jìn)行封閉，對(duì)舊橋鉸縫進(jìn)行檢查若原鉸縫失效，須重做鉸縫。第五步，濕接縫處理完畢，橋面鋪裝完成以后，能夠開(kāi)放交通。

（2）方案2：橫隔板連接。橫隔板連接是指將舊橋與加寬新橋之間采用澆筑混凝土橫隔板的方式使其他部分橋面連續(xù)形成統(tǒng)一整體。橫隔板設(shè)置在空心板端部2 m處，加寬新橋施工滿(mǎn)4個(gè)月后可進(jìn)行拼接。其拼接步驟與濕接縫連接大致相同，第一步，對(duì)原橋鋪裝、欄桿等附屬設(shè)置進(jìn)行鑿除。第二步，確定橫隔板安放位置，在原橋懸臂處和板頂鑿出橫隔板具體位置。第三步，在原橋腹板處植入鋼筋，安放預(yù)制混凝土空心梁板，空心板裝配完成后，進(jìn)行橋面施工。第四步，加寬新橋施工4個(gè)月后，將原橋進(jìn)行封閉，加寬橋開(kāi)放交通。第五步，排查原橋鉸縫是否失效，待混凝土強(qiáng)度滿(mǎn)足要求后可開(kāi)放原橋交通，封閉加寬新橋。第六步，對(duì)加寬橋連接處橫隔板進(jìn)行施工，完成后對(duì)橋面進(jìn)行鋪裝。

（3）方案3：縱向橋面連接。縱向橋面連接是新舊橋梁上部結(jié)構(gòu)拼接技術(shù)中施工最為簡(jiǎn)單、施工周期最短的技術(shù)方案。即為在原橋與加寬新舊連接處保留2 cm接縫，在橋面縱向接縫處填入彈性粘結(jié)材料如瀝青瑪蹄脂?？v向橋面連接施工簡(jiǎn)單，與其他兩種方案對(duì)比，不用拆除原橋結(jié)構(gòu)懸臂，只需要拆除護(hù)理與橋面鋪裝，其余施工過(guò)程與上述兩種方案相似。

新舊橋梁上部結(jié)構(gòu)拼接施工技術(shù)，核心問(wèn)題為新舊橋連接處接縫的選取，選擇合適的接縫能夠降低施工難度，節(jié)約工期，減少造價(jià)，提高拼接橋梁結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。

1.2.3 拼接方案對(duì)比

根據(jù)預(yù)應(yīng)力預(yù)制混凝土空心板加寬拼接方案，對(duì)預(yù)制空心板新舊橋梁上部結(jié)構(gòu)拼接三種方案進(jìn)行對(duì)比分析，其分析結(jié)果如表1所示。

1.3 預(yù)制箱梁橋梁上部結(jié)構(gòu)加寬拼接技術(shù)方案研究

1.3.1 方案1：混凝土鉸接

預(yù)制箱梁加寬的混凝土鉸接是指采用原橋混凝土鉸縫進(jìn)行橫向連接，如圖2所示。其主要施工步驟如下，第一步，對(duì)原橋鋪裝、欄桿等附屬設(shè)置進(jìn)行鑿除，在懸臂的切割處將混凝土表面鑿毛。第二步，在箱梁懸臂連接指定位置處，植入鋼筋以及涂刷粘結(jié)劑。第三步，將加寬新橋部分的預(yù)埋鋼筋與植筋進(jìn)行焊接，澆筑混凝土形成濕接縫。

1.3.2 方案2：鋼板搭接

鋼板搭接是指在新橋與舊橋連接處采用焊接鋼板的形式，對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行拼接施工。鋼板搭接的主要施工步驟如下，第一步，加寬新橋施工完畢后，在新舊橋連接處設(shè)置2 cm接縫，對(duì)新舊橋梁進(jìn)行橋面鋪裝時(shí)，連接處預(yù)留100 cm不進(jìn)行橋面鋪裝。第二步，對(duì)原橋拆除鋪裝進(jìn)行清理完畢后，涂刷有機(jī)粘結(jié)劑，在新舊橋連接處進(jìn)行鋼板搭接。第三步，對(duì)搭接完成的鋼板進(jìn)行焊接施工，鋼板每隔2 m進(jìn)行焊接。

1.3.3 方案3：弱性剛接

弱性剛接與混凝土鉸接拼接施工技術(shù)相似，只不過(guò)在弱性剛接的接縫中不設(shè)鉸，并且采用的鋼筋構(gòu)造不同。第一步，拆除護(hù)欄及橋面鋪裝，對(duì)原橋外側(cè)懸臂進(jìn)行切割處理，在懸臂的切割處將混凝土表面鑿毛。第二步，在箱梁懸臂連接指定位置處，植入鋼筋以及涂刷粘結(jié)劑。第三步，在新舊橋梁拼接處不設(shè)置鉸接。

1.3.4 拼接方案對(duì)比

根據(jù)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁加寬拼接方案，對(duì)預(yù)制箱梁新舊橋梁上部結(jié)構(gòu)拼接技術(shù)三種方案進(jìn)行對(duì)比分析，得到分析結(jié)果如表2所示。

2 結(jié)論

綜上所述，新舊橋梁上部結(jié)構(gòu)拼接工程施工過(guò)程繁瑣，主要在于接縫方式的選取。該文結(jié)合工程實(shí)際，根據(jù)新舊橋梁上部結(jié)構(gòu)拼接構(gòu)造，確定橋梁上部結(jié)構(gòu)拼接設(shè)計(jì)原則。通過(guò)對(duì)不同類(lèi)型的橋梁上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，確定橋梁拼接工程的技術(shù)要點(diǎn)及施工方案。對(duì)預(yù)制空心板加寬新橋拼接技術(shù)分析，采用混凝土濕接縫連接，能夠提高新舊橋梁結(jié)構(gòu)整體性。對(duì)預(yù)制箱梁加寬新橋拼接技術(shù)對(duì)比分析，采用弱性剛性的方式進(jìn)行新舊橋梁拼接。

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