城市高架橋擴建縱向銜接設計

張　磊

(中國市政工程中南設計研究總院有限公司，江蘇　蘇州　215000)

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城市高架橋擴建縱向銜接設計

張磊

(中國市政工程中南設計研究總院有限公司，江蘇蘇州215000)

在實際工程中，將已建成橋梁擴建繼續延伸的情況越來越多。新建橋梁與已建橋梁的銜接是工程設計的關鍵節點。文章結合蘇州市東環快速路南延工程，對現有高架橋梁擴建延伸的銜接方案進行分析論證，得到了合理的銜接方案，并提出了相應的設計要點，可為類似項目提供參考。

高架橋；擴建；縱向銜接；設計

0　引言

隨著經濟的發展，城市面積不斷擴大，一些城市高架橋面臨延伸擴建的需要。蘇州市東環快速路為蘇州內環線南北向高架快速路，高架橋與南環交叉后向南延伸約800 m后開始落地，接入吳東路地面道路，工程于2008年投入使用。根據城市發展需要，吳東路進行快速化改造，采用高架橋梁方式，將東環快速路向南延伸。

將已經落地的高架橋延伸，可以從落地處向前再重新起坡設橋，也可以將落地段橋梁拆除若干聯達到合適凈空與既有橋梁直接相接。前者會形成一段地面道路，這種情況在蘇州地區已建高架橋中有多處先例，在正常通行流量時，造成交通流瓶頸，在高峰時段，堵車非常明顯；后者雖然在經濟上有一定浪費，從長遠看交通流順暢，符合快速路發展目的。因此決定選擇拆除方案進行擴建。

1　橋梁現狀

東環快速路在東南環立交與南環快速路交叉后，繼續以高架橋的形式向南延伸，在K1+250處(A35墩)跨越東興路后，開始降坡。以(3×25)m和(4×25)m的跨徑組合延伸175 m后，采用填方路基形式，于K1+550處接入地面道路。跨越東興路采用(30+30+30)m等高預應力連續梁，梁高1.8 m，寬32～35.53 m，單幅布置。橋墩布置于東興路道路中心處，橋下凈空約6 m。

根據規劃需要，高架快速路跨東興路采用一跨跨越。結合現狀高架橋梁橋下凈空情況，通過經濟分析，決定以東新路為界，拆除265 m既有橋梁，分界墩號為A35墩。分界點如圖1所示。A35墩為三柱墩，墩身均為矩形斷面；基礎為群樁基礎，中墩6根基樁，兩階承臺，兩側邊墩各4根基樁，一階承臺，樁徑1.2 m，樁長均為53 m。

分界墩A35(南側拆除)

A35墩北側(保留)

2　銜接方案的選擇

2.1新建橋梁布置

東興路位于東環路東側，與東環路T型相交，斜交角72°，路寬38.5 m?？紤]交叉口布置需要，結合避讓已拆除橋梁的樁基，采用(34.5+60+35)m布跨，與A35墩相鄰孔跨徑為34.5 m。上部結構類型為變截面預應力混凝土箱梁，跨中梁高2.5 m，中支點梁高3.6 m；橋梁寬度38 m，單幅布置。新建橋墩采用柱式墩，裙樁基礎。

2.2銜接組合受力分析

新建橋梁與既有橋梁的銜接，根據A35墩的利用與否，主要有兩個方案：(1)利用A35墩作為新建橋梁的支撐，新舊橋梁直接銜接；(2)在A35墩延伸方向12.5 m處新建橋墩作為橋梁支撐，相當于跨徑調整為(12.5+22+60+35)m，新舊橋梁在A35墩處順接。

A35墩北側相鄰聯為(3×21)m預應力混凝土連續梁，橋寬19 m，雙幅布置。根據收集到的竣工資料，分別對A35墩原橋和新建橋梁進行受力分析，計算結果如表1所示。從結果中可以發現，新建聯和拆除聯中墩的恒載和活載支反力比較接近，前者的恒載支反力略大于后者。比較兩個邊墩的恒載和活載支反力，新建聯均小于拆除聯，即兩個邊墩滿足新建聯的承載要求。

表1　上部結構支反力值表(kN)

對橋墩墩身和樁基礎承載力進一步計算分析，發現在新建橋的荷載下，橋墩墩身承載力和裂縫均能滿足新建橋梁使用要求。原基樁設計承載力復核為4 352 kN，新建橋梁后最大樁頂力為4 490 kN，原基樁設計承載力比新建橋梁樁頂力小(見表2)。

表2　A35墩樁頂力值表(kN)

2.3銜接方案確立

通過上面的計算分析，除A35墩中墩樁基承載力不滿足新建橋梁要求，兩側橋墩可以直接利用。若采用新建橋墩方案，將造成上部結構比例欠佳，懸臂端需要配重的結果，影響使用效果，并且相鄰較近的兩個橋墩在外觀上也不美觀，同時新建橋墩耗資較大。綜合比較分析，選擇將新建橋梁直接支承于A35墩上。

直接利用A35墩方案的關鍵在于要對其進行加固。在現在的工程條件下，加固利用技術已經非常成熟完善，施工質量能夠保證(見表3)。

表3　方案對比表

3　關鍵節點設計

A35墩主要有兩方面需要加固：(1)增加樁基數量，提高樁基承載力并留有一定的安全儲備；(2)是對墩身斷面進行加強，作為安全儲備。加固原則是盡量減少對過渡墩的影響。

3.1基礎加固設計

根據計算分析，A35墩中墩增加兩根樁基，邊墩增加一根樁基，樁徑和樁長與原樁基一致。因橋相鄰聯橋下凈空約6 m，無法進行鉆孔灌注樁施工，因此，僅在新建橋梁一側增加基樁。

增加樁基的關鍵是將承臺加長，并保證新舊承臺連接可靠，共同受力[1]。將原承臺順橋向加長，厚度與原承臺相同，并在加長后的承臺頂再整體加厚1 m，與二階承臺頂面同高。接長承臺通過植筋與原承臺連接。在原承臺接觸面一周進行植筋，作為新舊承臺連接受力主要鋼筋。植筋布置于主筋內側并與主筋間距≥40 mm。植筋采用φ25熱軋帶肋鋼筋，間距為200mm。單根植筋錨固承載按照公式(1)計算：

(1)

fy——植筋鋼筋的抗拉強度設計值；

As——鋼筋截面積。

植筋錨固深度按照公式(2)、(3)計算：

ld≥ψNψaels

(2)

ls=0.2αsptdfy//fbd

(3)

式中：ld——植筋錨固深度設計值；

ψN——考慮各種因素對植筋受拉承載力影響而需加大錨固深度修正系數；

ψae——考慮植筋位移延性要求的修正系數；

ls——植筋基本錨固深度；

αspt——為防止混凝土劈裂應用的計算系數；

d——植筋公稱直徑；

fbd——植筋用的膠黏劑的黏結強度設計值。

通過計算得出，單根植筋錨固的承載力設計值應≥162 kN。植筋錨固深度設計值≥600 mm。錨固膠采用專用改性環氧膠黏劑、改性乙烯基酯膠黏劑或改性氨基甲酸酯膠黏劑，等級為A級膠。接長承臺主筋與植筋采用綁扎搭接，不允許焊接。

為增加新舊混凝土之間的連結，將原承臺所有接觸面上混凝土鑿除，并露出原鋼筋?；炷两佑|面上涂刷界面劑。在接觸面內植短鋼筋。植筋采用φ25熱軋帶肋鋼筋，雙向間距300mm。所有植筋均不得破壞原鋼筋。新建結構混凝土強度等級均比原結構提高一個等級[2]。

沿接長承臺的接觸面，豎向布置兩排φ20熱軋帶肋鋼筋提高抗剪能力，橫向間距300mm，見下頁圖2。

3.2墩身加固設計

墩身加固采用在墩身周圍包裹一層厚度為250mm的混凝土，即可將墩身截面擴大。包裹混凝土內的豎向鋼筋采用植筋方式與承臺連接，植筋要求與承臺植筋要求相同。豎向鋼筋采用φ25熱軋帶肋鋼筋，間距200mm。

圖2　承臺和立柱加固示意(傾向)

①接觸面一周植筋②接觸面面內植筋③沿接觸而豎向布置兩排鋼筋④墩身豎向植筋⑤墩身接觸面植筋

將原有墩柱表面進行鑿毛處理，并將轉角處混凝土鑿除，形成135°角。箍筋除矩形閉合箍筋，另外配置輔助箍筋，輔助箍筋采用多邊形。箍筋布置如圖3所示。

圖3　墩柱箍筋布置圖

在原來立柱表面植入φ20熱軋帶肋L型短鋼筋，雙向間距300 mm。L型短鋼筋末端與箍筋連接。

3.3地基處理

為防止新舊基礎的沉降差異，利用兩根新建樁基對地基進行后壓漿處理，提高土體的抗變形能力，減小不均勻沉降[3]。

樁基后壓漿是一項對已有工程樁補強的措施。工程上，由于持力層不夠、沉渣等原因，基樁的單樁極限承載力不能滿足設計要求或地基為了控制沉降，則必須對該基樁采取必要的措施，使其承載力能滿足設計要求。通過埋管把配置好的水泥砂漿用一定壓力強行注入樁端土層或者樁周土體，以提高土層承載力及樁與土之間的摩阻力，達到提高樁極限承載力的目的。以壓漿泵將配制好的水泥漿增壓壓入樁身內管，通過樁底或樁側注漿閥注入周圍介質。灌注樁后壓漿是借助于事先安設于樁身內的構件進行壓漿以達到加固目的，或者通過樁端與地基間的界面或沉渣進行壓漿以使樁身有效地將荷載傳遞到持力層上，或者通過對地基“后灌漿”以達到樁基加固目的。

蘇州地處中國東部，屬于軟土地區，項目區土質以黏土、粉質黏土為主，含水量較高。通過現場試驗并對原參數進行修正，最終確定，注漿用水泥漿水灰比為0.55，壓漿速度55 L/min，撞斷壓漿終止壓力為2 MPa，總漿量為4 m3。

3.4牛腿處理

新建橋梁梁高2.5 m，原橋梁高為1.8 m，A35墩兩側梁高不一樣，因此，新建聯端橫梁在三根墩柱處，采用牛腿構造，將橫梁支撐在A35墩墩柱上。牛腿處橫梁高度1.8 m。在墩柱范圍外，端橫梁高度依然為2.5 m。

4　結語

這一節點銜接已經順利施工結束并投入運營，效果良好。對于高架橋梁擴建縱向延伸的情況，采用加固后進行利用的方案具有很大的優勢。雖然會對原有結構帶來一定的影響，但是在當前橋梁加固技術成熟、可靠的條件下，不失為一種兼顧安全、經濟和美觀的選擇。通過對新舊結構的計算分析，提出可靠的設計方案，結合精細施工，能夠得到良好的使用效果。

[1]GB 50367-2013，混凝土結構加固設計規范[S].

[2]JTG D62-2004，公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].

[3]JTG/T J22-2008，公路橋梁加固設計規范[S].

Longitudinal Convergence Design of Urban Viaduct Expansion

ZHANG Lei

(Central and Southern China Municipal Engineering Design & Research Institute Co.，Ltd.，Suzhou，Jiangsu，215000)

In actual engineering，more and more expansion and extension projects of existing bridges can be seen.The convergence between new bridges and existing bridges is the key node of engineer-ing design.Combined with south extension engineering of East Ring Expressway in Suzhou City，this article analyzed and demonstrated the convergence plan for the expansion and extension construction of existing viaduct bridges，obtained the reasonable convergence program，and proposed the corre-sponding design key-points，which can provide reference for similar projects.Keywords：Viaduct；Expansion；Longitudinal convergence；Design

U445.6

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.03.017

1673-4874(2016)03-0061-04

2016-03-08

張磊(1982—)，工程師，研究方向：橋梁設計。