唐津高速跨鐵路某節點拓寬方案設計研究

楊 潔 李 琦

(1．天津市市政工程設計研究總院，天津 300051;2．天津高速公路集團有限公司，天津 300384)

當高速公路所跨越的河流或道路方向與橋梁縱軸斜交時，為了施工上的方便，往往采用斜橋正做(又稱錯孔布置)的方法。由于橋位處的地理限制，斜橋正做的橋梁在分跨上可能是兩邊跨為同樣跨徑，也可能兩邊跨為不同跨徑。

唐津高速上跨鐵路橋梁共7處，這次選擇的節點屬于比較特殊的點位。其既有橋梁于上跨鐵路時采用單跨20 m簡支預應力空心板梁結構，正跨布置，與鐵路交角a=109°，且并未錯跨。但是拓寬后由于需要滿足鐵路的限界要求，拓寬部分采用錯跨布置，在設計和施工上均具有一定難度。錯孔布置的這一類橋梁橫向拼寬，在拼接拓寬設計方案上與正橋拓寬相比，總體設計上技術難度較大，結構受力特性也有變化，故對這類錯孔布置連續梁橋拓寬及結構分析需要進行深入研究。

1)設計面對的問題。唐津高速公路橋梁拓寬的總體方案是下部結構分離，上部結構拼接拓寬;新拓寬橋梁上部結構與舊橋上部結構相同或相近。對于錯孔布置的橋梁，若仍保持與舊橋相同跨徑的總體布置，則相應的橋墩將進入被交的鐵路中。為了保證不影響被跨越的鐵路的限界要求，新拓寬橋梁與原有橋梁的橋墩位置不在同一橫向位置上，即在平面布置新舊橋梁為錯孔布置，在立面布置上新舊橋梁的孔徑不同。

錯孔布置連續梁橋的橫向拼接對舊橋翼緣板的不利影響最大，同時舊橋上部結構本身的內力也可能發生一些變化，設計需要解決的問題有:

a．撓度。若新、舊橋上部結構直接拼接使用，不僅作用在新橋上的活載產生的撓度對舊橋翼緣板帶來不利影響，而且新橋上部結構恒載產生的撓度對舊橋翼緣板也有不利影響。另外由于錯孔布置，新、舊橋主梁在恒載作用下的撓度有較大差異，這一差異勢必影響施工，在計算中應盡可能準確估計。

b．收縮徐變。長期作用的荷載引起混凝土徐變變形，這一徐變變形對超靜定結構會進一步引起徐變次內力。徐變引起的應變與作用的荷載成比例關系，又與加載時混凝土的齡期密切相關，混凝土受力時的齡期越大，徐變越小。實驗表明荷載作用后開始的28 d內會發生總徐變應變的1/2，開始的3個月～4個月發生最終值的3/4，2年～5年后收斂于最終值。

c．新橋基礎沉降。舊橋已建成通車多年，可以認為其沉降已趨于穩定。而新建橋梁基礎必然會發生一定的沉降，通過相關分析表明，新橋基礎的沉降模式可考慮新橋基礎整體下沉5 mm，而舊橋基礎認為沒有沉降，則新舊橋的基礎沉降差對舊橋主梁翼緣板會產生不利影響。為了使新建橋梁盡可能小地對舊橋產生不利影響，設計單位也提出了一些改善措施，例如采用新橋主體結構獨立施工，再現澆濕接縫將新、舊橋主體結構連接的方法來消除新橋恒載撓度差異的不利影響;為使基礎沉降充分地發生、釋放，在不影響施工工期的情況下，將新建橋梁放置5個月以上。

d．活載影響。由于新、舊橋梁的錯孔布置，活載作用下新、舊橋梁的變形反應是不一致的，這就進一步導致拼接后舊橋受力與拼接前有所不同。

2)工程設計實例。工程地點位于天津市漢沽區境內，現狀為一座雙幅上跨鐵路立交橋梁。橋梁全寬26 m。本次拓寬改造范圍在原橋兩側各加寬4 m;即由原斷面26 m，加寬至斷面34 m。

既有橋梁于21孔～23孔上跨某鐵路，跨越時采用單跨20 m簡支預應力空心板梁結構，正跨布置，與鐵路交角a=109°。梁高0．9 m，下部結構為蓋梁 +雙柱(φ1．2 m)形式，基礎為鉆孔灌注樁。但拓寬后橋梁布跨方案若仍采用原跨徑布置已不滿足鐵路的限界要求，為滿足橋下鐵路凈空及限界要求，同時考慮到橋梁結構高度的影響，拓寬橋梁部分必須采用錯跨布置，結構為17 m簡支預應力空心板梁結構，結構高度為0．8 m。

為保證加寬橋墩與被跨物鐵路的凈距要求，板梁加寬部分橋梁跨徑將原跨徑(16+20+20)m調整為(14．5+17+24．5)m，并將墩柱平行于鐵路方向斜向布置，加寬寬度為4．0 m，上部結構為14．5 m，17 m，24．5 m 后張預應力空心板梁，梁高分別為 0．8 m，0．8 m，1．25 m，預制寬度邊梁、中梁均為 1．24 m(注意邊梁 12 cm的現澆掛檐及跨越鐵路處不設置掛檐)，橫橋向拆除更換原邊板共18片，拓寬橋梁18片，新舊橋間設置縱向伸縮縫。

由于鐵路凈空的原因，拓寬橋墩位線與原橋墩位線錯墩布置，拓寬橋墩位線與漢南鐵路線平行。

3)結論。

a．這類橋梁拓寬的共同特點就是受橋軸線與周圍環境的制約，新橋和舊橋不得不進行錯孔布置。

b．這類錯孔布置連續梁橋拼接前新橋和舊橋箱梁的撓度變形差異較大，拼接施工時要注意調平。

c．新舊橋基礎沉降差(本次所取沉降數值均為5 mm)對舊橋上部結構有較大影響，尤其是對拼接一側的主梁懸臂影響甚大。因此應盡可能減小新橋與舊橋基礎的沉降差。

d．擴建后混凝土徐變收縮引起的舊橋內力變化不是很大，不會導致舊橋截面出現承載力不足的情況，而且橫向采用剛接和鉸接的形式差異不大。另外，擴建后收縮徐變對舊橋內側懸臂根部受力狀態影響不大，而且橫向采用鉸接和剛接沒有明顯差異。

e．從橫向拼接方式看，鉸接方式要優于剛接。

［1］ 張四國．唐津高速公路改擴建工程橋梁結構拓寬形式與構造研究［J］．城市道橋與防洪，2012(4):102-104．