淺析高速公路橋梁拼接加寬設(shè)計(jì)

李峻嶺

（廣州特希達(dá)科技有限公司 ，廣東佛山528300）

0 前言

近年來(lái)的中國(guó)，不僅在社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)發(fā)展上成績(jī)喜人，而且在高速公路的建設(shè)與交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)方面都常有建樹。那么，發(fā)達(dá)的交通網(wǎng)絡(luò)需求就對(duì)高速公路的建設(shè)提出了更為苛刻的要求，早期修建的一些高速公路面臨著改造、重建甚至擴(kuò)建的命運(yùn)。如今，各種車輛類目繁多，數(shù)量急劇增加，為高速公路帶來(lái)了很大的壓力，原有4車道已經(jīng)不能滿足出行要求，越來(lái)越多的需要被擴(kuò)寬到6車道甚至8車道，這就在原有的道路網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上極大地緩解了交通壓力，解決了一些出行難題。此外，占據(jù)高速公路重要樞紐作用的橋梁段較之平緩的公路擴(kuò)展難度則相對(duì)大了很多。這涉及到了設(shè)計(jì)、施工、技術(shù)、交通影響等一系列問題。因此，對(duì)橋梁加寬進(jìn)行前期設(shè)計(jì)規(guī)劃是整個(gè)環(huán)節(jié)的首要步驟。下面，本文將重點(diǎn)對(duì)這個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)加以分析，找出問題，以期提出應(yīng)對(duì)策略。

1 橋梁加寬

在橋梁加寬的施工過程中往往會(huì)出現(xiàn)一些問題。其中最主要的問題就是如何在眾多的加寬方案中選擇最佳方案進(jìn)行施工，同時(shí)又要考慮新舊橋在連接時(shí)接縫處的構(gòu)造問題。對(duì)此要組織討論、通過計(jì)算分析，以及采取的工程措施對(duì)新舊橋進(jìn)行拼寬連接，以此保證其在后期可正常使用。

通常的橋梁拼接往往會(huì)選擇這樣兩種方式：一是，將橋梁進(jìn)行單側(cè)加寬；二是，橋梁的兩側(cè)均加寬。具體選擇哪種模式，往往要根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)、類型等來(lái)決定。當(dāng)結(jié)構(gòu)和類型以及跨徑均相同時(shí)，通常選擇的拼接方式是將橋梁上部構(gòu)造加以連接、下部構(gòu)造進(jìn)行分離。

1.1 橋梁加寬的原則

（1）第一步，要把原來(lái)的橋梁設(shè)計(jì)圖紙、稿件，以及實(shí)施細(xì)則、竣工資料等材料加以收集整理，然后，整體對(duì)橋梁原有構(gòu)造和受力特征進(jìn)行分析調(diào)查，將這些資料和分析結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)的對(duì)比研究，從而制定出橋梁加寬的最佳方案。

（2）橋梁擴(kuò)建工作務(wù)必要做到“安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、適用、環(huán)保”這幾大原則，為了節(jié)省成本和人力物力消耗，盡可能地充分利用好擴(kuò)建現(xiàn)場(chǎng)的構(gòu)造物。在改建過程中力求改建得標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，盡量做到拼接加寬后與原橋梁的外觀一致性。

（3）仔細(xì)而精準(zhǔn)的排查、核算和檢測(cè)原有橋梁，制定出合理高效的拼接計(jì)劃，始終要堅(jiān)持?jǐn)U建的原則：安全和提升橋梁原有承載力。

（4）使用什么樣的構(gòu)造物對(duì)橋梁實(shí)施擴(kuò)建，需要綜合考慮很多因素和注意事項(xiàng)，比如，要根據(jù)橋梁承重要求來(lái)選擇具有足夠耐久、安全、可靠的建筑材料；在施工過程中，這種構(gòu)造物的實(shí)施難度，可操作性；橋梁的擴(kuò)建成本等等。

（5）研究橋梁擴(kuò)改時(shí)，不可忽視擴(kuò)建施工過程中會(huì)對(duì)現(xiàn)有的交通產(chǎn)生影響，因此，要全面地把握施工節(jié)奏，做好統(tǒng)籌工作，制定最佳施工計(jì)劃，以保障現(xiàn)有交通的流暢，避免安全事故的發(fā)生。

（6）橋梁加寬工程，還應(yīng)結(jié)合橋梁所在地的實(shí)際情況來(lái)展開，擴(kuò)建前要了解施工沿線居民的意見，先把群眾工作做到位，加強(qiáng)與當(dāng)?shù)鼐用竦臏贤▍f(xié)商，為施工營(yíng)造一個(gè)和諧的環(huán)境。確保頂升、下挖等其他有效的方式，能提高空間的利用率。

（7）堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)模式，做到發(fā)展與環(huán)境的和諧發(fā)展。根據(jù)不同路段城鎮(zhèn)發(fā)展水平的不同，盡可能地降低施工的成本。充分做好各方案的分析工作，重點(diǎn)討論城市土地空間的利用率。

（8）在改建過程中既要注重質(zhì)量問題又要考慮到橋梁的美學(xué)和環(huán)保要求:老橋的加寬加固應(yīng)考慮施工前后外觀的一致性；在距離居民區(qū)較近的地方，應(yīng)注意在施工過程中對(duì)周圍居民生活帶來(lái)的不便，采取相應(yīng)的措施減少施工時(shí)產(chǎn)生的噪聲影響。

1.2 新舊橋梁加寬連接方式

新舊橋梁擴(kuò)建模式的選擇，要考慮這種模式能否影響竣工后的橋梁安全可靠性能，也就是橋梁的上下部位的結(jié)構(gòu)連接。以下三種是目前常用的拼接形式。

1.2.1 上下均不連接

加寬的部分和原有橋梁結(jié)構(gòu)上下部位的結(jié)構(gòu)構(gòu)造不進(jìn)行連接，新、舊結(jié)構(gòu)間留有工作縫。其優(yōu)點(diǎn)在于，擴(kuò)建后，新舊結(jié)構(gòu)獨(dú)自承受外界荷載，兩者互不干涉，這一模式不僅讓施工程序得以簡(jiǎn)化，也降低了施工難度，還不影響原有交通。當(dāng)然這種方式也是存在它的缺點(diǎn)，在汽車的不斷行駛過程中，由于兩橋的受力不均衡，隨著時(shí)間的流逝，會(huì)造成連接部位的受損，形成裂縫造成嚴(yán)重的交通事故。

1.2.2 上下均連接

上部構(gòu)造是先鑿去部分現(xiàn)澆的橋面的方式。即在新老橋接縫處架設(shè)鋼筋，用混凝土和橋面一起澆筑；橋墩和橋臺(tái)的蓋梁、系梁布設(shè)鋼筋，連接橋梁的加寬部位，接著在連接處澆筑起連接作用的混凝土。此方案的優(yōu)點(diǎn):橋面加寬后是新舊橋成為完整的一體，承受重力加大。該方案問題在于，因?yàn)榻ㄔ鞎r(shí)間不同，新舊橋的上部易產(chǎn)生變形，下部結(jié)構(gòu)中的蓋系梁和墩臺(tái)等連接處往往會(huì)出現(xiàn)裂縫。所以在施工過程中還應(yīng)考慮如何完善新舊橋的混凝土接縫的澆筑質(zhì)量。

1.2.3 上部構(gòu)造連接，下部構(gòu)造不連接

此種方案是將橋梁外的側(cè)護(hù)欄拆除，在鑿除邊緣1 m左右后向其橋面澆板，之后在橋梁的接縫處設(shè)置鋼筋，最后再和新橋的橋面一起澆筑，這種方案是上部結(jié)構(gòu)連接而下部結(jié)構(gòu)不連接，所以上下部分各自受力，互不影響，這是其優(yōu)點(diǎn)。而且此方案便于施工，降低了施工成本，同時(shí)又保證了施工后新老橋的整體性，能夠較好地控制橋面由于受力不均而產(chǎn)生的縱向裂縫。缺點(diǎn)是影響原有路段的正常交通，因新舊橋修建時(shí)間不同而導(dǎo)致的基礎(chǔ)不均勻沉降造成連接處易出現(xiàn)裂縫，所以是否能保證后期接縫處在使用過程中不出現(xiàn)異常成了問題的關(guān)鍵。

1.3 下部結(jié)構(gòu)加寬

1.3.1 蓋梁

支撐、分布和傳遞上部結(jié)構(gòu)的荷載，將荷載傳遞給基礎(chǔ)，是蓋梁的主要作用。蓋梁連接的方式不同將直接影響到新老蓋梁的受力體系，對(duì)于蓋梁的連接，有連接和不連接兩種方式。

（1）新、舊蓋梁選擇不連接，就可以對(duì)它們單獨(dú)進(jìn)行施工，這時(shí)候，對(duì)新、舊蓋梁的受力不加以改變，也保留原有蓋梁內(nèi)的鋼筋構(gòu)造，若在施工后期，新橋出現(xiàn)沉降，可調(diào)整梁板，從而讓橋面變得平坦。

（2）在上下部都連接時(shí)可將其分為角鋼連接和植筋連接兩種方式。比較起來(lái)，采用角鋼連接更為簡(jiǎn)單，僅僅是向新、舊蓋梁的內(nèi)部注入兩根角鋼，然后用環(huán)氧砂漿澆筑連接角鋼、蓋梁的接觸點(diǎn)，再用螺栓固定蓋梁，最后，在施工結(jié)束后，注意做好防護(hù)與保養(yǎng)。

1.3.2 基樁

在對(duì)橋梁進(jìn)行加寬時(shí)，新橋會(huì)出現(xiàn)不均勻的沉降現(xiàn)象，目前，在這個(gè)領(lǐng)域還缺乏較為先進(jìn)的技術(shù)來(lái)計(jì)算具體沉降量，只有暫時(shí)聯(lián)系實(shí)際以舊橋樁長(zhǎng)為參考值來(lái)對(duì)新結(jié)構(gòu)進(jìn)行增長(zhǎng)、加粗。同時(shí)又要保證在加寬橋梁時(shí)上部梁板的安裝到位，在判定大部分沉降量完成后再進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)的連接工作。

2 橋梁改擴(kuò)建設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 荷載標(biāo)準(zhǔn)

最近幾年，隨著公路技術(shù)新標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范陸續(xù)出臺(tái)和執(zhí)行，設(shè)計(jì)荷載也由原先的標(biāo)準(zhǔn)提高為公路-I級(jí)。新橋規(guī)的出臺(tái)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)正常使用情況下也提高了各項(xiàng)要求。然而現(xiàn)階段，原有的橋梁大部分都是按照舊橋規(guī)的要求設(shè)計(jì)的，已經(jīng)無(wú)法滿足新橋規(guī)的要求。

基于上述情況，本文認(rèn)為應(yīng)當(dāng)盡量地利用現(xiàn)有的橋梁，發(fā)揮他們最大的用處，并且靈活地運(yùn)用新橋規(guī)；同時(shí)通過對(duì)舊橋進(jìn)行維護(hù)，改建，加固，將其目前的承載能力盡可能地提高到到公路I級(jí)的水平。

2.2 橋梁橫向拼接加寬方式

新、舊橋橫向連接直接決定了加寬的成敗。下文結(jié)合現(xiàn)實(shí)中京港、沈大、滬寧、澳高、杭雨等高速公路的改建項(xiàng)目對(duì)橋梁加寬的成功案例加以分析總結(jié)，得出以下三種橫向連接模式。

2.2.1 上部構(gòu)造與下部構(gòu)造均不連接

在這種形式下，新、舊橋梁之間獨(dú)自承力，互不干涉，大大簡(jiǎn)化了施工。不過這種方案，當(dāng)汽車通過時(shí)，產(chǎn)生的活荷載容易讓橋面受到不均勻的力，從而產(chǎn)生不均衡的撓度。再者，新、舊橋梁不是在同一時(shí)間進(jìn)行的施工，無(wú)法避免沉降、收縮差異，天長(zhǎng)日久，容易給結(jié)構(gòu)的連接位置造成裂縫，使得行車安全存在隱患，所以，要重視施工后期對(duì)橋梁的維護(hù)。

2.2.2 上部構(gòu)造與下部構(gòu)造均連接

新舊橋改建完成后，為提升其承載力，降低新結(jié)構(gòu)的變形、沉降、內(nèi)力作用等問題，可選擇植入鋼筋，對(duì)濕接縫進(jìn)行澆筑，來(lái)提升改造后橋梁的整體性能，這些方法對(duì)墩臺(tái)帽梁等結(jié)構(gòu)同樣適用。

這種方案的優(yōu)點(diǎn)是很好地將新、舊橋上、下結(jié)構(gòu)聯(lián)系成一個(gè)整體，使它們?cè)诠ぷ鲿r(shí)可以共同受力。該方式不盡完美，其缺陷表現(xiàn)在基礎(chǔ)沉降的差異性導(dǎo)致其較大附加內(nèi)力的產(chǎn)生，裂縫就出現(xiàn)在橋梁連接處，安全和外觀均受到影響。

2.2.3 上部構(gòu)造相互連接、下部構(gòu)造不連接

若對(duì)上部構(gòu)造進(jìn)行連接卻不連接下部構(gòu)造，上部構(gòu)造因承受附加內(nèi)力，上、下結(jié)構(gòu)在受力時(shí)是獨(dú)立的，上部連接不會(huì)對(duì)下部產(chǎn)生很大的內(nèi)力。為減小橋梁存在的基礎(chǔ)沉降差異，可通過加樁長(zhǎng)等有效措施來(lái)解決。

杭雨、滬寧等高速公路采用的是上部連接、下部不連接。滬寧高速公路目前在完成擴(kuò)建后已通車逾2 a，在這段時(shí)間，橋面還未出現(xiàn)縱向裂縫。

2.3 結(jié)構(gòu)拼接部的構(gòu)造處理

2.3.1 空心板梁的拼接處理

空心板是共同連接方式的一種，讓鉸縫、橋面現(xiàn)澆層進(jìn)行連接，在舊橋的空心板邊緣植入鋼筋，等新橋竣工滿一個(gè)季度，再來(lái)連接新橋橫向部分。施工前應(yīng)先將舊橋邊緣及整體層鑿開50 cm的范圍，在其中間連接鋼筋，之后再向鑿開的整體層內(nèi)澆筑適量的纖維混凝土。

對(duì)來(lái)往車輛的影響小，施工簡(jiǎn)單、成本較低，完工后新、舊橋的整體性強(qiáng)可共同受力。

2.3.2 T梁的拼接處理

以增設(shè)橫隔板、翼緣板來(lái)實(shí)現(xiàn)T梁拼接，先將新舊結(jié)構(gòu)的主梁進(jìn)行橫向拼接，讓新舊橋共同受力。由于受橋面收縮的影響，橋跨撓度差使得結(jié)構(gòu)翼緣板拼接處承受附加內(nèi)力，這樣易于安裝，使施工后橋體的整體性較強(qiáng)。

2.3.3 箱梁的拼接處理

在新舊結(jié)構(gòu)翼緣板的濕接縫位置進(jìn)行橫向連接，對(duì)舊橋的翼緣板混凝土加以鑿除但保留鋼筋，然后植入側(cè)面混凝土的鋼筋，待新橋竣工滿一季度，在進(jìn)行澆筑板的濕接縫、橫隔板，該拼接讓施工變得簡(jiǎn)單、可靠。

3 結(jié)語(yǔ)

橋梁改擴(kuò)建的技術(shù)重點(diǎn)——拼接加寬設(shè)計(jì)。筆者就目前我國(guó)國(guó)內(nèi)若干已實(shí)施橋梁加寬的高速公路進(jìn)行分析研究，探討了加寬設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn)和施工過程要嚴(yán)格遵循的工程作業(yè)原則，對(duì)橋梁拼接的方式也進(jìn)行了介紹，以期給相關(guān)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)與建造提供參考與幫助。

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