高速公路擴建工程空心板橋拼接方案研究

李 漪 梁 群

(安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司三分院，安徽 合肥 230000)

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高速公路擴建工程空心板橋拼接方案研究

李 漪 梁 群

(安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司三分院，安徽 合肥 230000)

以G3京臺高速方興大道至馬堰段改擴建工程為背景，研究了空心板橋拼接對原有老橋梁板受力狀態的影響，提出了上部構造連接、下部構造不連接的拼接方案，并介紹了拼接連接施工組織方案與設計方法，提高了改擴建工程的安全可靠性。

高速公路，空心板，拼接方案，鉸接板，施工組織

1 工程概況

G3京臺高速公路方興大道至馬堰段改擴建工程的總體方案是原路兩側拼接為主、局部路段分離新建，擴建標準為雙向八車道、路基寬42 m、設計速度120 km/h，路橋同寬。該項目主線既有橋梁為8 m,10 m,13 m,16 m及20 m標準跨徑的空心板簡支梁橋，中板寬1.17 m，邊板寬1.44 m，接縫寬1 cm，共計11片板。

本文以16 m簡支空心板橋拼接為例，分析并介紹在設計過程中解決橋梁拼接問題的設計構思。

2 拼接連接方式選擇

2.1 上、下部構造均不連接

上、下部構造均不連接即新老結構之間留工作縫，可使加寬橋與原橋各自受力明確、互不影響，橋面瀝青混凝土鋪裝層連續攤鋪，減小連接的施工難度，簡化了施工程序，消除了連接的技術問題。但該連接方案在汽車活載作用下新老橋主梁產生不均衡撓度，且加寬橋大于原橋的后期沉降，會造成連接部位瀝青鋪裝層破壞形成縱向裂縫和橫橋向錯臺，影響行車舒適性和橋面外觀，增加后期養護維修難度，因此采用此種連接方式是不合適的。

廣佛高速公路早年擴建時多數橋梁采用了上述不連接方案，運營結果表明橋面鋪裝層極易損壞，縱向裂縫隨著瀝青鋪裝層啃邊現象的發展而日益擴大，嚴重影響行車安全和路容美觀。從2002年開始，廣佛高速公路開始實施橋面連續工程來解決這一問題。

2.2 上、下部構造均連接

上、下部構造均連接即將加寬橋梁的上部構造與原橋對應部位橫向通過植筋、澆筑濕接縫方式連接。該連接方案優點是將加寬橋、原橋之間聯系成為整體。主要缺點是加寬橋基礎沉降大于老橋基礎沉降；上部構造連接處也可能產生裂縫，導致使用功能下降，維修困難。此外，下部構造采用植筋連接技術，工程成本高，施工工期長，不適合軟土地基區段。根據項目實際地質情況，不推薦該種連接方式。

2.3 上部構造相互連接、下部構造不連接

上部構造連接、下部構造不連接即新老橋下部結構各自受力，互不影響，上部結構通過植筋、澆筑濕接縫方式進行連接。既可以滿足拼接后橋梁結構性能要求，又能滿足橋面鋪裝整體化，雖新老橋上部結構拼接部位的受力仍受到新老橋梁基礎不均勻沉降差的影響，但可采取技術手段減少拼接橋的基礎沉降。

綜上所述，結合廣佛高速、沈大高速、杭甬高速公路及合寧高速等擴建工程實例，推薦上部構造連接、下部構造不連接的拼接連接方案。

3 拼接構造影響分析

空心板簡支板橋為靜定結構，橫向通過鉸縫后澆連接，單板荷載橫向分布系數是單板內力計算的重要參數。由于橋梁拼接，橋面寬度及拼接梁板剛度對老橋梁板的荷載橫向分布系數的影響有利與否是決定老橋梁板能否利用的關鍵。

3.1 拼接橋面寬度的影響

為排除其他構造影響，加寬橋梁梁板采用與老橋構造相同的梁板，按加寬寬度調整拼接橋邊板懸臂長度。根據上述三種加寬方案按鉸接板法計算出老橋單幅11片梁板的汽車荷載橫向分布系數見圖1。

由上述結果可知，隨著加寬橋面寬度由0 m增加到7 m，與加寬橋梁連接的外邊板荷載橫向分布系數降低顯著，隨著橋面加寬值的繼續增加，外邊板的橫向分布系數降低趨于緩和；老橋內邊板受外側橋面加寬影響很小。

由于外側橋面加寬對老橋內側邊板受力狀態影響較小，故提出對老橋左右幅內側邊板進行連接的構思。

可見，左右幅連接后，老橋單幅內側梁板的荷載橫向分布系數明顯降低，能改善老橋梁板受力。由于左右幅連接施工需封閉橋面交通，在高速公路等干線公路中無法實現，在其他可封閉交通建立臨時便道通行的橋梁上具有一定的可行性。

3.2 拼接梁板剛度的影響

當橋梁拼接寬度和梁板片數確定時，任意梁板的荷載橫向分布系數按鉸接板法計算時與梁板的材料特性剪切模量G、彎曲模量E及截面特性抗彎慣性矩I、抗扭慣性矩T等有關。一般混凝土材料的G/E是固定的，故梁板特性參數可歸總為抗彎剛度或抗扭剛度。

基于橋梁外側加寬7 m的結果，改變拼接梁板的剛度參數來研究對老橋梁板荷載橫向分布系數的影響。提出以下五種方案：1)拼接梁板剛度比老橋梁板降低20%；2)拼接梁板剛度比老橋梁板降低10%；3)拼接梁板剛度與老橋梁板相同；4)拼接梁板剛度比老橋梁板提高10%；5)拼接梁板剛度比老橋梁板提高20%。

由上述結果可知，隨著加寬橋梁梁板剛度的增加，老橋外側梁板荷載橫向分布系數逐漸減小，能改善老橋梁板受力；新老橋梁板剛度變化過大會造成拼接處兩側梁板橫向分布系數差異較大甚至發生突變。

4 拼接連接設計

根據上述計算結論，考慮項目擴建需求和橋梁拼接施工的保通性，推薦采用外側拼接7 m的總體方案；拼接梁板采用梁高稍高、剛度稍大與原橋跨徑相同的空心板。

由于采用“上連、下不連”的拼接模式，上部結構梁板連接處應加強連接設計。首先拆除原橋外側護欄、切除空心板翼緣，再對外側邊板進行植筋處理，同時鑿除板頂面一定范圍內原橋面現澆層露橋面鋼筋；拼接內邊板側面預留鋼筋與植筋鋼筋連接，連接處形成“T”型槽口作為后澆段采用UEA補償收縮混凝土澆筑。連接處細部構造見圖2。

5 拼接施工組織

橋梁拼接施工組織流程如下：1)單幅新建橋寬9.25 m(保證兩車道通行)的上下部結構，暫與老橋不連接；2)轉換另半幅交通至新建9.25 m橋梁；3)中斷橋梁半幅交通，進行拼接橋梁上下部及連接部施工，形成整體橋面；4)轉移四車道交通至半幅整體橋面上，另半幅橋面進行連接部施工；5)恢復交通，雙向八車道通行。

6 結語

高速公路改擴建是今后我國公路建設的重要任務之一。橋梁擴建作為一個重難點，應通過全面的檢測，了解結構工作狀態，在保障安全的前提下，通過合理的技術手段和可行的施工方案，盡可能對既有結構加以利用，始終貫徹“安全可靠，和諧環保”的建設理念。

[1] G3京臺高速公路方興大道至馬堰段改擴建工程工程可行性研究報告[R].合肥：安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，2015.

[2] JTG/T L11—2014，高速公路改擴建設計細則[S].

[3] 鞠金熒.滬寧高速公路(江蘇段)擴建工程橋梁拼接設計構思[J].中外公路，2006,26(6)：65-67.

[4] 賀再興，吳亞娟，楊學成，等.橋梁加寬中新增梁對舊橋的影響[J].山東交通學院學報，2008,16(4)：52-53.

Study on hollow-slab bridge splicing scheme of highway expansion engineering

Li Yi Liang Qun

(The3rdBranchInstitute,AnhuiTrafficPlanning&DesignAcademyHeadquarterCo.,Ltd,Hefei230000,China)

Taking Fangxing-Mayan section expansion project of G3 Jing-Tai highway as an example, the paper studies the impact of hollow-slab bridge splicing upon original bridge beam slab stress, and puts forward the splicing scheme with upper structure connection and without bottom structure connection, and introduces splicing construction organization scheme and design methods, so as to improve the expansion project safety and reliability.

highway, hollow slab, splicing scheme, hinged plate, construction organization

1009-6825(2017)13-0168-02

2017-02-26

李 漪(1980- ),男,高級工程師

U418.8

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