既有橋梁拓寬上部結構接縫處理方法分析研究

賀鐵飛 ，孫鐵鋼

（1.廣州市海珠區建設和園林綠化局，廣東廣州510000；2.廣州市海珠區市政設施維護管理中心，廣東廣州510000；

3.廣州市海珠區市政工程項目建設中心，廣東 廣州 510000）

1 橋梁拓寬上部結構各種連接方式的優缺點

隨著交通量的不斷增長，很多早期建設的各級公路已無法滿足運營要求，公路拓寬成為一種有效緩解交通壓力的方式，而在公路拓寬中橋梁的拓寬是一個難點。目前在橋梁橫向拓寬連接中對上部構造的處理方法有4種：（1）不連接；（2）柔性連接；（3）半剛性連接；（4）剛接。

若上部結構不連接而直接做橋面鋪裝，很容易使橋面鋪裝開裂，影響行車舒適性和橋面外觀，增加后期的養護維修工作。

上部結構柔性連接，此種連接是新舊橋主梁之間的一種弱連接方式，該連接方式削弱了新舊橋的連接剛度，后期運營中的收縮、徐變和基礎沉降差，以及行車引起的撓度差均以差異變形的方式在鉸接構造處釋放。這種構造適合柔性路面，如果采用混凝土鋪裝層，這種結構并不能起到鉸的作用，不宜采用，而且鉸接方式不能保證后期運營中結構的使用性能，容易造成連接鉸處填塞的木條、橡膠脫落，割縫對應處橋面破損，行車條件惡化，加大后期養護費用。

上部結構半剛性連接，此種連接僅削弱了翼緣下部，不僅能傳遞剪力，還能夠傳遞部分彎矩，既能較好地解決收縮、徐變和基礎不均勻沉降引起的開裂，同時具有相當的剛度，確保運營中接縫位置不出現撓度差，橋面平順，行車安全。

上部結構剛性連接，若采用此種方式連接，則新橋對舊橋的內力狀態影響較大，某些關鍵截面可能處于不利的受力狀態。相比于鉸接和半剛性連接，新舊橋采用剛性連接是最理想的方案，既避免了設置縱向伸縮縫的昂貴造價和設置柔性或半剛性連接的復雜構造，又可以確保橋面平順、行車安全。但是，新舊橋剛性連接技術難度最大，混凝土收縮徐變、橋墩沉降，以及行車帶來的新舊橋變形差都會轉化為內力，對結構的局部受力和整體受力形成較大的影響，隨著跨徑的增大，這種影響變得更加顯著。

2 工程實例

佛山市南海某跨鐵路大橋舊橋全長262.8 m，整幅寬22.5 m，分南半幅橋和北半幅橋，兩座橋各寬 11.25 m。橋梁左、右幅跨徑組合為：（9×16）m（T梁）+（16+6.8）m（空心板）+（6×16）m（T梁）。其中 T梁為16 m跨的簡支普通鋼筋T梁，梁高1.1 m，梁寬1.6 m，各片梁之間采用鉸連接；下部結構為鉆孔灌注樁基礎，樁徑為D120 cm，墩柱為D100 cm。新擴建橋在舊橋兩側各加寬11.5 m。如圖1所示。

2.1 橋梁拓寬總體處理原則

舊橋維持原設計荷載，汽車-20級、掛車-100。舊橋于1992年建成通車，隨著沿線村鎮經濟的快速發展，以及城市化進程的加快，該區域交通量越來越大，橋梁主梁和橋面系均有不同程度的損壞。為了改善橋梁的受力狀況、確保結構安全和提高車輛的行駛安全、舒適性，確保沿線交通暢順，必須對現有的舊橋進行加固。

擴建橋梁設計荷載為公路-I級，為了在外觀和結構整體受力上與舊橋協調、匹配，擴建橋采用與舊橋相同的結構形式。擴建橋按新規范進行設計，其中16 m簡支T梁，梁高1.3 m，梁距1.95 m，T梁之間通過濕接縫連接，靠近舊橋側的T梁設置外側連接橫隔板，并在橫隔板端部預埋連接鋼板，以方便新橋與舊橋的連接，下部結構為鉆孔灌注樁基礎，樁徑為D120 cm，墩柱為D100 cm。采用上部連接、下部不連接的連接方式。舊橋各片梁之間采用鉸連接，拓寬后改造舊橋T梁之間為濕接縫連接，如圖2所示。

圖1 既有橋與擴建橋的斷面關系圖（單位:cm）

圖2 梁濕接縫改造及擴建連接方式圖（單位：cm）

2.2 拼接時機的選擇及施工要點

在施工時應采取必要的技術措施（接縫材料與施工工藝）保證接縫施工質量，比如采用低收縮低徐變混凝土材料等。因為新舊混凝土收縮徐變的差異，以及沉降差會產生較大的附加內力，所以在新梁完成后即刻進行新舊橋的拼接，顯然是不合適的。混凝土的收縮徐變在初期增長較快，6個月時能完成大部分，隨后會緩慢增長，3 a后趨于穩定。而在新橋建成三個月內，新橋能完成大部分沉降。文獻[1]計算分析表明，新橋完成后6個月再拼接，新舊橋梁內力的變化相當于新橋完成馬上拼接的60%。所以，為了盡可能減小收縮徐變差和沉降差對新舊橋受力的不利影響，拼接接縫連接要選擇在新橋完成后的3～6個月，在工程允許的情況下，盡可能選擇在6個月以后進行新舊橋梁的連接。該工程實例舊橋投入使用十多年，沉降基本完成，新橋剛通車不到1 a，選擇這個時機進行拼接對控制新舊橋的沉降差比較有利。

鑿除舊橋部分翼緣板端部混凝土，保留鋼筋，變翼緣板的鉸接為濕接縫連接。人工拆除舊橋T梁翼緣端部20 cm左右（保留鋼筋），焊接各片T梁間的鋼筋，現澆濕接縫混凝土（見圖2）。同時在舊橋上錨固角鋼，通過角鋼與預埋在新橋T梁橫隔板上的鋼板進行連接，同時對舊橋T梁橫隔板的連接鋼板進行補焊和重新抹砂漿，如圖3、圖4所示。對舊橋橫隔板進行全橋檢查，對破損橫隔板及橫隔板接頭進行補強、重新焊接等加固處理，擴寬橋與舊橋之間連接橫隔板，近期采臨時鉸接、遠期剛接處理。新舊橋之間的橋面鋪裝采用橋面連續的方案，先鑿除舊橋的混凝土鋪裝，采用植筋技術在T梁頂面植入連接鋼筋，鋪設整體化層鋼筋網，然后澆筑鋼纖維混凝土。通過以上處理方式，該橋現在運行良好。

圖3 既有橋、擴建橋橫連接圖（括號內數值適用于端橫格）（單位：cm）

圖4 既有橋、擴建橋橫隔連接平面示意圖

3 結論與展望

新舊橋梁的連接不同于新建橋梁，有許多需要考慮的特殊問題：如何選擇合理的連接接縫構造；拓寬橋梁力學特性，包括橋梁拓寬后對舊橋受力特性的影響，新橋和舊橋不均勻沉降以及收縮徐變差對新舊橋和接縫整體和局部受力特性的影響；新橋和舊橋不同規范荷載等級對橋梁拼寬構造和受力特性的影響；橋梁拓寬拼接施工的問題，包括混凝土材料的選擇、沉降控制和連接時機選擇等。本文通過實例分析可得出如下結論：

（1）橋梁拓寬前需對舊橋進行荷載試驗，判斷該橋的受力性能，必要時需對舊橋進行加固或改造。

（2）擴建橋設計荷載就高不就低。

（3）為了減小收縮徐變和沉降對新舊橋受力的不利影響，拼接接縫連接要選擇在新橋完成后的3～6個月，在工程允許的情況下，盡可能選擇在6個月以后進行新舊橋梁的連接，該工程實例即取得了良好的效果。

（4）新舊橋之間的橋面鋪裝采用橋面連續的方案，即先鑿除舊橋的混凝土鋪裝，采用植筋技術在T梁頂面植入連接鋼筋，鋪設整體化層鋼筋網，然后澆筑鋼纖維混凝土，對全橋受力比較有利。

[1]袁磊.預應力混凝土連續剛構橋拓寬拼接的可行性及相關因素研究[D].北京:鐵道科學研究院,2007.

[2]廣佛高速公路大修工程建設籌備處.廣佛高速公路大修工程建設管理與技術[M].北京：人民交通出版社，2005.

[3]袁廣勤,曲向進,劉長輝，等.沈大高速公路改擴建工程創一流實施綱要[M]北京:人民交通出版社，2005.

[4]JTJ021-85，公路橋涵設計通用規范[S].

[5]GB 50367-2006，混凝土結構加固設計規范[S].

[6]JTJ023-85，公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].

[7]JTG D60-2004，公路橋涵設計通用規范[S].

[8]JTGD62-2004，公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].