市政橋梁拓寬改造中加固設計研究

王斌

（四川攀枝花規劃建筑設計研究院有限公司，四川　攀枝花 617000）

0　引言

隨著社會經濟水平的不斷提高，人們生活質量也得到了一定提升，同時也促使城市交通行業也更加繁忙，導致城市交通荷載承受巨大壓力，大多數市政橋梁建筑工程已逐漸無法滿足現今城市的實際交通需求。在這種情況下，橋梁拓寬改造加固設計工作就必須提上日程，即在原有橋梁建筑基礎上，展開一系列施工加固手段，如預應力施加、黏貼鋼板等，進而不但能極大提高橋梁實際承載力，還能充分保證橋梁結構的安全性和穩定性，從而為人們出行提供良好保障。

1　關于市政橋梁拓寬加固設計類型分析

1.1　懸臂挑梁

通常來說，在進行市政橋梁拓寬加固設計時，如果采用懸臂挑梁設計方式，那么對原有橋梁建筑結構實際承載能力便應提出嚴格化標準要求，讓其達到某種規定狀態方可，只有這樣才能順利開展懸臂挑梁施工[1]。同時根據相關調查顯示，懸臂挑梁形式的拓寬加固是可以在原有橋梁主結構上直接展開拓寬改造工程的，如可借助黏貼鋼板手段來有效加固原有橋梁建筑結構，讓其達到標準承載要求，并且該種加固方式對橋型自身并沒有太大局限，無論是拱形橋梁結構還是梁式橋梁結構都可采用懸臂挑梁加固手段，從而順利實現橋梁拓寬加固目標，懸臂挑梁結構示意見圖1。

圖1　懸臂挑梁結構示意圖

1.2　原有橋梁與加寬位置的連接加固

通常在市政橋梁建筑結構進行拓寬改造時，橋梁部分橋面板需要始終與原有橋梁連接在一起，而對于拓寬加固的橋梁下方位置來說可進行單獨分離設計，這樣一來不但能充分滿足橋梁橋面寬度實際需求[2]，還能在不增加原有橋梁實際承受荷載的基礎上對其有效展開加固工作，極大提升其安全性能，見圖2。

1.3　單邊加固

基于現階段實際情況來看，如果市政橋梁結構承載力較差，那么可采取拓寬加固中的單邊加固手段來改變這一現狀，進而對其展開單側改造工作，讓其處于正常交通運行狀態。然而需要注意的一點就是由于單邊加固極為容易受到外界環境影響，因而在對其具體開展改造工作時一定要充分考慮到市政橋梁結構實際連接需求，防止橋梁結構本身出現任何問題，實現單邊加固最佳效果，見圖3。

圖3　橋梁單邊加固施工圖

2　市政橋梁拓寬加固設計原則和設計原理分析

2.1　市政橋梁拓寬加固設計原則

通常在對市政橋梁結構展開拓寬加固設計時，首先需要考慮的便是是否可能會對周圍管道線路等設施產生影響破壞，并且在此基礎上還要提出科學詳細的設計方案，對橋梁拓寬加固設計展開深入化的分析探討[3]。同時在橋梁拓寬加固方案具體落實時，相關工作人員還要嚴格按照方案標準規定進行操作，防止周圍管道線路出現破裂損壞現象，再加上拓寬加固施工屬于半封閉施工模式，因而要保證來往交通車輛處于正常行駛狀態，避免出現交通堵塞情況。此外，市政橋梁拓寬加固設計要盡可能以簡單化為主，在對原有橋梁建筑結構不產生任何破壞的基礎上，通過雙側拓寬或單側拓寬手段來最大限度降低拓寬加固成本費用，而在原有橋梁和新橋連接處還要盡量保證材料使用達到一致標準，防止因材料性能存在差異較大而出現嚴重沉降問題，但如果原有市政橋梁結構自身存在缺陷較大，那么就不能采取單側拓寬或雙側拓寬方式，而是需要對拓寬位置實際地基承重力展開合理約束控制，有效結合施工線路實際運行情況，從而充分保證市政橋梁拓寬加固方案實施的安全可靠性[4]。

2.2　市政橋梁拓寬加固設計原理

通常來說，市政橋梁拓寬加固設計原理可具體劃分為2點內容：主動加固和被動加固。其中主動加固具體是指借助補強材料的添加來極大擴大橋梁結構橫截面積，進而有效提升其實際承載力；而被動加固則是指通過預應力增加來擴大橋梁承載力儲備容量，從而在原有橋梁荷載不發生任何變化情況提升其安全儲備性能。具體闡述如下：（1）主動加固設計原理?；谑姓蛄航嵌葋碚f，主動加固設計原理就是將加固性材料融入到橋梁結構性能較為薄弱位置，其中最常見加固性材料包括黏貼鋼板、黏貼高強度復合纖維及補焊鋼筋等，在具體實施上述加固措施時還要有效解決實際情況展開深入分析，特別需要注意的一點就是，需要對市政橋梁結構中的各個部位受力情況和帶載加固展開重點研究探討，極大提升橋梁實際承載水平。除此之外，需要將橋梁可能出現的變形情況放在重點位置，一旦其發生變形不但會極大降低橋梁承載性能，還會致使拓寬加固效果相應減弱。（2）被動加固設計原理。市政橋梁被動加固設計原理即為借助預應力的增加來徹底改變以往橋梁受力情況，進而促使其安全穩定性能能夠得到有效提升。由此可以了解到，在對市政橋梁展開被動加固設計時，一定要先在原有橋梁適當位置進行預應力的增設，讓其承受一定壓力影響，從而借此來擴大原有橋梁的安全儲備，達到拓寬加固最佳效果[5]。

3　市政橋梁拓寬改造加固設計要點分析

3.1　加固方法選擇

根據相關調查數據顯示可知，市政橋梁加固手段主要包括2種：上部結構加固和下部結構加固。其中上部結構加固中主要涉及到的加固方法主要有以下幾種：黏貼外包鋼加固、噴射混凝土加固、預應力施加加固、結構受力體系合理優化加固及截面增大加固等；而下部結構加固則包含護套加固、鋼筋混凝土套箍加固、樁基增加加固及擴大橋梁基礎加固等，上述所有加固方法均能有效提升市政橋梁結構強度和實際承載能力，因而這就需要工作人員在進行方案選擇時，能夠充分結合不同施工現場實際周圍環境及相應標準要求來合理選擇，從而為市政橋梁拓寬改造加固工作的順利進行創造良好條件。以某省市政橋梁拓寬改建加固工程為例，該橋梁自投入使用開始到目前為止已有十余年，原有橋梁結構屬于三跨簡支梁類型，三跨分別是15 m、25 m、15 m，以鋼筋混凝土結構為主，若對其展開拓寬改建施工就需要將原有橋梁寬度由35 m加寬到54 m左右，并且在具體設計前，還要安排相對專業人士針對橋梁實際荷載情況進行全面檢測分析，從而在原有橋梁基礎上在兩側位置進行拓寬，便于擴大橋梁實際寬度。

3.2　拓寬設計

通常在進行市政橋梁拓寬設計時需要重點考慮以下幾點因素：

（1）新時期發展背景下，城市交通壓力逐漸增大，而橋梁結構下方市政管道線路也是交叉纏繞，特別是部隊光纜不但管道線路遷移成本費用較高，而且極容易受到周圍外界因素影響破壞，因而這就要求原有市政橋梁拓寬改造加固工作要盡可能簡單化處理，即為保證原有橋梁結構不發生任何改變基礎上展開雙側或是單側拓寬設計，并且在此期間還要做好交通組織設計工作，最大限度保證原有橋梁可以繼續使用，不對城市交通正常運行帶來任何影響。

（2）無論是對于原有市政橋梁還是新的橋梁結構來說，其內部都含有預制空心板、預制T梁、現澆板梁、預制箱梁及現澆箱梁等結構，因而最好選擇同等剛度類型材料進行拓寬施工。

（3）原有市政橋梁因投入使用年限較長，因而該橋梁結構基礎沉降已趨于穩定狀態，如果橋梁拓寬加固是在基礎施工完成后方開始沉降，那么新舊橋梁結構必然會出現沉降差距，這就需要相關工作人員能夠及時采取合理措施降低新橋梁基礎沉降值，如在對橋梁樁基進行設計時應以橋梁樁基實際承載力為主要參考標準，有效降低樁長和樁徑之間比例，從而最大限度提升市政橋梁拓寬加固水平。

3.3　增加混凝土懸臂挑梁

通常在對市政橋梁展開拓寬改造加固設計時，如果條件充分允許設計人員可適當調整改變橋梁橫向系數，通過黏貼鋼板方法來對原有市政橋梁展開加固工作，進而促使其承載力得到極大提升。而對于新增人行道和車行道來說，都要對其進行懸臂梁的增設，徹底拆除以往人行道和舊護欄，并且還要將原有橋梁表面鋪裝層拆除，重新展開鋼筋混凝土澆筑工作，將新舊橋梁有效連接在一起，實現市政橋梁拓寬加固最終目的。同時該種加固方式還可應用于拱橋結構和梁式橋結構之中，但需要注意的一點就是，鋼筋混凝土懸臂挑梁并不需要進行橋墩拓寬，再加上實際工作量較小，因而通常都會選擇雙側拓寬方法，從而極大降低城市交通存在壓力，促使市政橋梁能夠長期處于安全通暢運行狀態之中。此外，還可基于混凝土懸臂挑梁施工實際情況制定相應加固方案，如可先將懸臂部分混凝土鑿開，使ф14能與鋼筋焊接有效連接在一起，繼而展開混凝土C50澆筑工作，讓橋梁下的懸臂結構連接起來，最后再采取黏貼鋼板方法對其展開加固，全面提升橋梁鋪層和鋼板之間存在的粘結力。

4　結語

綜上所述，為了有效降低工程投資成本，充分保證人們出行安全性，市政橋梁拓寬改造加固設計就顯得尤為重要，需要設計人員在具體設計期間能充分考慮到不同的改造橋梁實際場所及周圍環境等因素，進而制定出最為合理的設計方案，極大提升市政橋梁實際承載能力和使用壽命，從而為人們安全穩定出行提供良好保障。

參考文獻：

鄭濟高鐵黃河特大橋全面開建 預計2020年4月完工

目前，鄭(州)濟(南)高速鐵路鄭州黃河特大橋建設工程進入全面施工階段。鄭濟高速鐵路鄭州黃河特大橋主橋及南引橋全長4 377 m，采用公路、鐵路上下層合建的布置形式，設計4線鐵路、6車道快速路，預計2020年4月完工。