斜交橋二次加寬設計探討

曹衛軍，陳 松，王敏鑒

(中鐵二局集團勘測設計院有限責任公司，四川成都610031)

某一級公路是成都市崇州市區前往崇州重災區的運輸干道，災后重建，大量人員、物資、設備的運輸必將進一步加劇道路的病害。因此它的恢復重建就有著特別重要的意義。

本文結合該公路災后恢復重建工程中的橋梁加寬設計經驗，對一座斜交石拱橋的二次加寬提出拼接方案，結合工程實際情況進行了綜合比選，確定了合理、經濟、美觀的加寬方案，對以后其它公路橋梁的加寬拼接設計有一定的參考價值。

1 工程概況

四川省崇州市境內某公路跨河橋，位于線路直線上，設計荷載為汽車－20級，檢算荷載采用掛車－100級。原橋為3×16m的上承式石拱橋，斜交角85°。橋梁橫向布置為0.5 m+16.7 m+0.5 m，雙向設2%橫坡，下部結構為明挖擴大基礎，于上世紀80年代竣工投入使用。

隨著我國交通事業迅速發展，公路交通運輸量不斷上升，原橋通行能力不夠，成為了該公路運輸線上的“瓶頸”，為了提高橋梁的通行能力，上世紀90年代末進行過一次加寬改造，采用的是兩側拓寬改建法，加寬橋梁為3×16 m預應力混凝土空心板，板長16.4 m，下部采用明挖擴大基礎，按正交拼裝方式進行加寬，由于既有石拱橋有斜交角，形成了現在的“鋸齒狀”橋面。加寬后的橋面橫向布置為0.5 m+22.7 m+0.5 m，見圖1。

圖1 一次加寬后平面(單位:m)

根據區域資料結合場地鉆探及工程地質測繪，表明橋位場地范圍內無活動斷層、泥石流、滑坡、崩塌等不良地質現象，場地地形平坦，區域地質穩定性良好。

2 舊橋評價

“5·12”汶川大地震對基礎設施產生了不同程度的破壞，給災區人民的生產生活帶來了諸多不便。為了保證這條公路的正常運營，給重災區災后重建時大量人員、物資、設備的運輸提供有力保障，委托有相關資質的公司對舊橋進行了一般檢查。檢查結果表明:橋梁技術狀況評定等級為一類，外觀檢查未見破損，橋梁總體質量狀況良好。為了更好地養護既有橋梁，建議清掃伸縮縫內砂土，疏通泄水孔，又對標線磨損、模糊不清的地方進行重新涂刷，使其發揮引導交通作用，在此橋兩端按汽－20、掛－100標準設置限重標志。

3 二次加寬標準與原則

3.1 加寬設計標準

為了與橋梁既有部分承載力相匹配，橋梁加寬部分設計荷載等級按《公路橋涵設計通用規范》[1](JTJ 021－89)汽車－20級設計，檢算荷載采用掛車－100級，單向設2%橫坡。

根據現行的1∶400萬《中國地震烈度區劃圖》，查得本區段的地震基本烈度為Ⅶ度，設計基本地震加速度值為0.1g。根據《四川省交通廳關于對地震災區高速公路及國省干線公路恢復重建工程調查、檢測、評估和設計工作安排的補充通知》查得，崇州市的地震基本烈度為Ⅶ度，建議設防參數地震峰值加速度值為0.15g。

3.2 加寬設計原則

公路橋梁設計應符合技術先進、安全可靠、適用耐久、經濟合理的要求，同時還應滿足美觀和環保的需要，并考慮因地制宜、就地取材、便于施工和養護等因素[2]－[4]。

(1)為了保證該公路的正常運營，提高其通行能力，又能克服災后重建資金短缺的問題，以盡量利用舊路舊橋為原則，進行路線平縱橫設計。

(2)加寬拼接的方式原則上采用上部構造連接，下部構造不連接[5]。

(3)加寬拼接橋梁設計時應結合全線方案設計的總體思路，充分考慮當地社會、人文環境相協調，與周圍自然、人文景觀融為一體的設計理念，盡量減少對原有自然環境、植被的破壞、保護生態環境、減少水土流失、尊重當地社會、風俗習慣。

(4)加寬設計時，位置、形式的選擇盡量與周圍地形相適應。其孔跨、孔徑要根據河流的形態、設計流量、施工技術及后期養護條件等因素確定，以免破壞原有河道。還應避免水流對岸坡的沖刷，必要時設置實體防護，以利于水土保持。

(5)重視環境保護和景觀建設，在考慮工程造價、社會效益的同時，應重視生態保護，堅持“環境優先”、“少傷多保”的原則，使工程建設與自然環境和諧統一。

4 橋梁二次加寬設計

為了與原有線路兩側對稱加寬的方案相適應，二次加寬采用了兩側拓寬的改建方案。拓寬形式采用拆除原混凝土護欄，兩側加寬設相對獨立的輔助車道來拓寬舊橋橋面。加寬后橋面寬38.5 m，橫向布置為:0.5 m護欄+4.0 m輔道+2.5 m分隔帶+3×3.75 m行車道+2 m中央分隔帶+3×3.75 m行車道+2.5 m分隔帶+4.0 m輔道+0.5 m護欄，左右幅均設2%橫坡。橋面鋪裝為:7 cm厚瀝青混凝土鋪裝+防水層+10 cm厚C40混凝土鋪裝現澆層。施工方式為現澆滿堂支架施工，加寬部分和既有橋之間通過無縫式伸縮縫連接，見圖2。

圖2 二次加寬后平面(單位:m)

4.1 上部結構加寬設計

由于原三跨石拱橋為斜交橋，第一次加寬采用了正交加寬，加寬后形成了“鋸齒狀”橋面，給二次改造加寬帶來很大困難。也對橋梁的美觀產生了負面影響。“鋸齒狀”部分加重了橋梁自重，對拓寬道路也沒有發揮作用，經濟上亦造成了很大的浪費。

根據線路平面線形，本次加寬亦采用兩側加寬進行改造，加寬后橋面寬度為38.5 m，橋梁全長53.68 m。為了消除第一次加寬留下的外觀缺陷，本次加寬上部6片梁體平面形狀均為梯形，采用3×16.44 m預應力混凝土現澆變寬異形空心板梁，按A類部分預應力混凝土構件設計。其中梁高0.9 m，跨中頂底板厚度0.15 m，腹板厚度0.25 m。

為避免橋梁新老基礎不均勻沉降引起橋梁連接處開裂，并考慮到盡可能減小對既有橋面的影響，降低施工難度，行車舒適性以及方便后期維護等因素，本次加寬在新老橋面交界處沿“鋸齒”方向設置了施工方便，成本低廉，能適應不斷重復的溫度和荷載作用而產生位移的無縫式伸縮縫。伸縮縫安裝時要嚴格保證施工質量。

4.2 下部結構加寬設計

考慮到減小對現有橋梁基礎的影響和減小二次加寬部分基礎沉降，本次加寬拼接橋梁下部結構采用樁柱式橋墩和樁帽式橋臺，基礎均采用鉆孔灌注樁基礎。左右幅每個橋臺基礎均采用直徑1.6 m鉆孔灌注樁基礎;左右幅每個橋墩均采用直徑1.5 m的獨柱墩，基礎均采用直徑1.6 m鉆孔灌注樁基礎。根據地質構造，墩臺樁基礎均按摩擦樁基礎設計。橋位處地震動峰值加速度值為0.15g，橋臺蓋梁上設置了厚度為50 cm的抗震擋塊，在現澆板梁和擋塊間設減震橡膠墊塊。

本次橋墩加寬設計時，對上次加寬橋墩進行了局部鑿除，使二次加寬和一次加寬的橋墩部分共用。這樣即利用了原結構，又簡化了施工程序，縮短了施工工期，降低了工程造價。

5 結束語

在確定橋梁加寬方案之前，一定要進行將來某一時期的交通調查、分析。根據當前實際情況，通過統計、實測與分析判斷，準確把握交通現狀及其變化規律，為將來的交通需求提供相應的橋梁加寬改造方案。

舊橋加寬設計時一定要根據既有橋梁的實際情況，做到因地制宜，采取合理的加寬方案。在考慮滿足使用要求和結構安全的前提下，還要兼顧經濟和美觀，做到與周圍地形相適應，與人文環境相協調。只有這樣才能使加寬改造工程與自然環境和諧統一。

本橋通過二次加寬改建后，消除了一次加寬遺留下的不足，彌補了一次加寬方案的不合理性，扭轉了一次加寬后橋梁外觀不規則、不美觀的局面。本次加寬改造節省了建設資金，創造出巨大的社會效益。同時為今后類似橋梁維修、加固、拓寬，特別是二次拓寬改造提供了一定的參考價值。

[1]JTJ 021－89公路橋涵設計通用規范[S]

[2]閆嗣倫.關于舊橋加寬設計的探討[J].科技向導，2011(11):257

[3]姚玲森.橋梁工程[M].北京:人民交通出版社，2008

[4]諶潤水，胡釗芳，帥長斌.公路舊橋加固技術與實例[M].北京:人民交通出版社，2001

[5]於文超.舊橋加寬方案設計與比選[J].公路交通技術，2011(1):68－71