市政橋梁拼寬加固設(shè)計(jì)分析

趙宇翔

濟(jì)南市市政工程設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限責(zé)任公司合肥設(shè)計(jì)院 安徽 合肥 230000

引言

21世紀(jì)，我國經(jīng)濟(jì)空前發(fā)展，現(xiàn)代化建設(shè)的程度日益提高，交通壓力日益增大，現(xiàn)行的城市橋梁建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)已難以適應(yīng)現(xiàn)代交通發(fā)展的需要，因此，必須保證城市橋梁安全穩(wěn)定的運(yùn)行。在城市橋梁改造中，對橋梁進(jìn)行拼寬加固是一種科學(xué)、合理的做法，可以獲得較好的社會經(jīng)濟(jì)效益。在進(jìn)行城市橋梁拼寬加固設(shè)計(jì)時，應(yīng)充分考慮到現(xiàn)場地質(zhì)條件，采取科學(xué)、合理的施工工藝和技術(shù)，以確保整體拼寬設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性、安全性和可靠性。

1 橋梁拼寬概述

在近期的一些工程項(xiàng)目中，其中有些對現(xiàn)有的橋梁進(jìn)行了大量的拼寬加固處理，所采用的技術(shù)措施基本遵循以下原則：對承載力不足的構(gòu)件進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，從而大幅度地提高其承載能力，在滿足力學(xué)性能的同時，又能保證其正常使用。一般情況下，需要進(jìn)行加固的是橋墩、基礎(chǔ)等承載比較大的部分?？梢姡瑯蛄旱钠磳捈庸淌菍ζ涓綄俳Y(jié)構(gòu)的一種處理。在設(shè)計(jì)上，對老橋進(jìn)行拼寬加固處理，與新建橋梁的設(shè)計(jì)完全不同，要充分利用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，加固相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，加寬截面不滿足部位，在加固施工時，要對新建結(jié)構(gòu)和原有結(jié)構(gòu)之間的徐變不協(xié)調(diào)與沉降不均勻進(jìn)行相應(yīng)地處理，才能達(dá)到正常荷載使用的要求[1]。

2 市政橋梁拼寬加固設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則

為了保證城市橋梁在施工過程中始終保持良好的工作狀態(tài)，需要對其進(jìn)行加固，一般是以原結(jié)構(gòu)為主體，并根據(jù)具體情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑臁？傊?，在進(jìn)行城市橋梁的拼寬加固時，應(yīng)嚴(yán)格遵守下列原則：

市政橋梁的拼寬和加固，不能對原有的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生任何的影響和損壞，應(yīng)始終圍繞原有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的改造，以保證改造后的橋梁仍能正常使用。

在市政橋梁的拼寬和加固設(shè)計(jì)中，應(yīng)著重解決裂縫問題，既要對現(xiàn)有的裂縫進(jìn)行治理，又要防止新的裂縫出現(xiàn)，保證橋梁在改造加固前后的下變形能保持一致。

在進(jìn)行市政橋梁拼寬和加固方案設(shè)計(jì)之前，必須進(jìn)行相關(guān)的調(diào)查，以保證對橋梁的實(shí)際性能有充分的了解，并制定出有針對性的設(shè)計(jì)方案，以保證施工的效果。

在進(jìn)行市政橋梁拼寬和加固工程中，由于拼寬施工易造成橋面下部結(jié)構(gòu)的承載力增大，對下部結(jié)構(gòu)造成一定的影響。因此，在工程實(shí)踐中應(yīng)重視，嚴(yán)格遵守有關(guān)施工程序，采用科學(xué)的施工工藝和方法，盡量降低拼寬對下層結(jié)構(gòu)的影響。

設(shè)計(jì)市政橋梁拼寬加固工程，不僅要從安全、穩(wěn)定等方面考慮，還要兼顧經(jīng)濟(jì)、美感、費(fèi)用的合理控制，以達(dá)到預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益。

在城市橋梁拼寬加固工程中，必須在原有橋梁的基礎(chǔ)上進(jìn)行，在改造時，橋梁的性能會受到原有橋梁的各種特性的影響，為了減少不利因素對橋梁拼寬加固施工效果的影響，在設(shè)計(jì)改造前便需要認(rèn)真做好各項(xiàng)勘察作業(yè)，有針對性的預(yù)防，以求確保拼寬加固施工的質(zhì)量[2]。

3 市政橋梁拼寬加固設(shè)計(jì)方法及要點(diǎn)

3.1 增加鋼筋混凝土懸臂挑梁

在城市橋梁的拼寬和加固中，添加鋼筋混凝土懸臂梁是一種比較常用的方法。目前，在舊橋的實(shí)際應(yīng)用中，常采用添加鋼筋混凝土懸臂梁的方式，具有更好的承載能力，橋墩設(shè)施也能很好地適應(yīng)加寬加載的要求。在實(shí)際應(yīng)用中，可以對主要承重結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造和加固，在條件允許的情況下，可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整橫梁的橫向系數(shù)，也可以采用粘貼鋼板的方法進(jìn)行加固，這樣可以更好地提高承載性能。在新建的車輛車道和人行道上，可以考慮拆除原有的護(hù)欄、橋面鋪裝層，然后再進(jìn)行鋼筋混凝土鋪裝層的填充，使新橋板與舊橋板之間的聯(lián)系更加緊密，從而達(dá)到拓寬橋橋梁的效果。另外，在采用添加鋼筋混凝土懸臂梁的施工中，可以根據(jù)具體情況選用兩側(cè)拼寬的方法，這樣既能保證橋面局部的通暢，又能減輕交通壓力[3]。

3.2 單邊新建橋梁

在市政橋梁的加寬和加固工程中，如果發(fā)現(xiàn)原來的橋梁不具備預(yù)想的承載性能，而拆除重建會造成巨大的浪費(fèi)，或者根據(jù)規(guī)劃的需要，進(jìn)行一次單側(cè)加寬，要求施工過程中不能影響交通運(yùn)輸。針對此類問題，提出了一種新的單側(cè)新建橋梁方案，既可以提高橋的承載能力，又能在一定程度上保證交通的正常運(yùn)行。但這種單側(cè)新建橋梁在施工過程中也存在著一些問題，例如新橋與舊橋的銜接會出現(xiàn)一些問題，如果連接技術(shù)不到位，很可能會影響到整體橋梁的拼寬與加固。因此，為了保證新橋的施工能夠達(dá)到預(yù)期的效果，應(yīng)綜合考慮溫度、濕度、地質(zhì)條件等因素，并根據(jù)具體的條件，確定新橋與舊橋的最佳銜接形式。

3.3 增設(shè)邊拱

另外，在市政橋梁的加寬和加固中，增設(shè)邊拱的應(yīng)用，其優(yōu)勢和劣勢都比較明顯。所謂的邊拱，就是在城市道路兩側(cè)的護(hù)欄和人行道板被拆掉后，根據(jù)實(shí)際情況，可以適當(dāng)?shù)卦黾舆吜汉屠邨l，只要承受自己的荷載就可以了，不需要承擔(dān)橋梁的負(fù)荷水平分配壓力。但在增加邊拱時，若要增加梁，必須在橋墩頂部增加邊梁或邊肋拱，如發(fā)現(xiàn)寬度不夠，應(yīng)適當(dāng)加寬蓋梁。這種施工方法雖然總體上比較容易，但并不能有效地提高橋梁的承載能力。另外，如果在橋梁上增設(shè)拱肋或主梁，則可能會產(chǎn)生拱肋或主梁的剛度比老橋大的問題，這時，可以有效地承受拱肋或主梁的荷載水平分布系數(shù)，從而達(dá)到預(yù)期的拼寬效果，同時還能提高橋梁的整體承載性能。但是這種方法的工作量比較大，造價(jià)也比較高，因此在具體的選擇上要充分考慮到實(shí)際情況[4]。

3.4 其他加固設(shè)計(jì)方法

在市政橋梁的拼寬加固中，采用濕接縫連接、鉸連接和橫隔板連接等方式都是比較有效的施工方式，但在實(shí)際施工中要注意這些施工方式的要點(diǎn)，以確保施工的順利進(jìn)行。在采用濕接縫連接方案時，需要在原橋面的外側(cè)設(shè)置連接筋，并對預(yù)埋件和連接件進(jìn)行焊接。另外，特別要注意的是，在新橋和老橋的交界處，應(yīng)使用45cm寬的混凝土進(jìn)行澆筑。在長期使用中，為了確保新橋與老橋能夠成為一體，且受力相同，應(yīng)考慮在新橋與老橋的連接處增加一根橫梁，其厚度應(yīng)控制在30cm左右。在采用鉸縫連接方案時，施工單位應(yīng)按規(guī)定鑿掉原橋梁邊板外側(cè)腹板附近的混凝土，然后再用預(yù)制中板取代原來的橋梁邊板。尤其要注意的是，在新橋與老橋的交界處，應(yīng)該設(shè)置縫隙，縫隙的寬度可以控制在5cm以內(nèi)，然后在縫隙上澆筑混凝土。在采用橫隔板法時，應(yīng)特別注意某些具體的參數(shù)，以便對橋梁進(jìn)行拼寬和補(bǔ)強(qiáng)。特別是在某些特殊的位置，需要在新橋和老橋的梁空心板主梁的連接處，也就是頂部2m到中間4m的位置。當(dāng)混凝土橫隔板布置完畢后，再由施工人員對新橋和舊橋進(jìn)行連接，保證受力狀態(tài)能夠保持一致性。

4 市政橋梁拼寬加固舊橋拼接方法

目前的市政橋梁拼寬和加固設(shè)計(jì)，為了保證新橋與老橋的銜接效果良好，必須根據(jù)具體情況，可以采用上下均連接、上下不連接和上部連接但下部不連接的連接方式。

4.1 上下均連接的應(yīng)用要點(diǎn)

與老橋相比，如果新橋的主梁剛度比較大，可以采用上下均連接的方式，從而有效地減少了主梁的荷載。在將主梁上下連接時，采用了橫向植筋的方法，既保證了主梁上部結(jié)構(gòu)的相應(yīng)部位能有效地結(jié)合，又保證了位于下部的蓋梁可以利用植筋技術(shù)得到有效地連接。當(dāng)主梁的上下部連接完畢，再由施工人員進(jìn)行混凝土澆筑，使其上下兩部分成為一個整體。由于采用上下均連接的連接方式，可以通過混凝土的澆筑，將新橋與老橋的連接處的扭拉變形降到最低。但在實(shí)際中，采用上下均連接方式都會出現(xiàn)一些問題，例如，由于橋梁結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和材料的不同，導(dǎo)致基礎(chǔ)沉降差的增加，從而對橋梁結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性產(chǎn)生不利的影響。

4.2 上下均不連接的應(yīng)用要點(diǎn)

這種上下均不連接的方法，在實(shí)際中很容易引起不良事件，因此很少有實(shí)際使用。具體而言，上下均不連接是指不將新老橋梁連接起來，僅在新橋與老橋的連接處留出一道縫隙，并將其用作隔離帶。這種上下均不連接的方法很適合于在小跨徑橋梁上增設(shè)一條車道，而不能用于大跨徑橋梁的橋面連接。另外，新建橋梁在使用過程中，新橋和老橋的主梁更易受外界因素的影響，從而產(chǎn)生不平衡的干擾。另外，由于新橋的拓寬，新橋與老橋的地基沉降存在著一定的差別，而且在連接部位容易產(chǎn)生裂縫，影響了行車的安全性。為了解決這個問題，如果市政橋梁的長度很小，可以采用上下均不連接的方式，但不推薦全部采用上下均不連接方法，以免在通車后出現(xiàn)嚴(yán)重的開裂問題。

4.3 上部連接但下部不連接的應(yīng)用要點(diǎn)

在新橋與老橋的橋面連接時，可以局部連接，但主梁可以不連接，即為上部連接，下部不連接。在橋面的連接中，可以考慮在縱縫處增加鋼筋，這樣就能順利地將橋面連接好，然后再進(jìn)行橋面鋪裝。采用這種連接方法，既保證了橋面不受沖擊，又保證了連接外縫的安全。但這種連接方式在實(shí)際運(yùn)用中也會遇到一些問題，例如，新橋和老橋本身的變形有所不同，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的跨徑減小，進(jìn)而導(dǎo)致連接處產(chǎn)生裂縫，并且不能得到有效的控制。

如果新橋與老橋之間的結(jié)構(gòu)有差異，例如新橋?yàn)榱簶颍蠘驗(yàn)楣皹?，那么，設(shè)計(jì)人員可以采用上部連接而下部不連接的方式。隨著近幾年城市橋梁拼寬加固老橋的接合技術(shù)的不斷發(fā)展，盡管采用上部連接而下部不連接的方式，可以取得良好的施工效果，但是在處理地基基礎(chǔ)沉降問題時，仍有很大的不足。地基基礎(chǔ)發(fā)生沉降后，橋梁的上部和下部結(jié)構(gòu)之間會產(chǎn)生相互作用，如果不及時進(jìn)行處理，將會造成連接面的損壞。

5 市政橋梁拼寬加固設(shè)計(jì)的注意要點(diǎn)

市政橋梁的拼寬加固設(shè)計(jì)具有特殊性和復(fù)雜性，特別是在拼寬設(shè)計(jì)時，易受各種不利因素的影響，需要特別關(guān)注。

在進(jìn)行市政橋梁加寬和加固設(shè)計(jì)之前，應(yīng)收集、分析各種資料，對某些關(guān)鍵參數(shù)和變化數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，以便以后的拼寬、加固工作能夠順利進(jìn)行。

市政橋梁拼寬加固過程中，沉降差異對工程質(zhì)量有一定的負(fù)面影響。因此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)積極地采取多種措施方法來對沉降差進(jìn)行有效的控制，避免市政橋梁的安全穩(wěn)定受到沉降差問題的影響。

有些城市橋梁的地基基礎(chǔ)將會采用摩擦樁，因此，在進(jìn)行城市橋梁的拼寬和加固施工時，必須充分考慮摩擦樁的特性，并制訂出一套合理、行之有效的施工方案，例如對橋樁的長度進(jìn)行適當(dāng)?shù)丶娱L。

在市政橋梁的拼寬和加固設(shè)計(jì)時，必須對改造前后的結(jié)果進(jìn)行弱連接計(jì)算，在計(jì)算時，可以忽略一些不影響計(jì)算結(jié)果的因素，從而得出精確的計(jì)算結(jié)果，為今后橋梁的拼寬和加固設(shè)計(jì)提供參考。

6 結(jié)束語

為了達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)和施工效果，必須加強(qiáng)對市政橋梁的拼寬和加固設(shè)計(jì)的研究，這就需要掌握更多的專業(yè)知識，有針對性地進(jìn)行市政橋梁的拼寬加固，特別是要找出影響設(shè)計(jì)結(jié)果的不利因素，并采取相應(yīng)的措施，以保證設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和有效性，最大限度地延長市政橋梁的使用年限，保證橋梁的使用安全。