系桿拱橋加寬的拼接方案分析

傅振芳

（江蘇省交通技師學院， 江蘇 鎮江 212028）

1 工程概況

江廣高速公路主線有共有57座橋梁，包括6座大橋、36座中橋、5座小橋，分別有預應力混凝土空心板橋、空心板梁橋、系桿拱橋和傳統預制混凝土板橋，其中泰州引江河大橋為系桿拱橋結構。

泰州引江河位于泰州市南引江路，近長江口，全長24km，河底寬80m，河底高程-3m～-3.5m，是一條引水、排澇、航運等多目標、多功能的綜合利用河道。泰州引江河大橋坐落在泰州市高港區，該橋跨越引江河，河口較寬，約170m，河道順直規整。原橋于1996年建成，原有引江河大橋跨徑布置為3×30+40+70（計算跨徑）+40+3×30m，主橋為下承式鋼管混凝土系桿拱（如圖1），引橋為30m/40m的T梁，路線與航道中心線交角80°，原橋采用斜橋正做。該橋采用樁柱式橋墩，橋臺為肋板式臺，基礎為鉆孔灌注樁，橋梁全長338.16m。

圖1 引江河大橋

為了滿足高速公路車流量的過快增加的需求，對現有道路的改造和擴建施工迫在眉睫。通常橋梁拓寬都是采用直接拼寬的方案，而引江河大橋為系桿拱橋，橋梁結構形式較為特殊，難以采用常規的直接拼寬方案，且大橋東側為引江河互通，相距較近。因此，橋梁拼寬方案除考慮本身橋梁結構特殊性的要求外，同時需結合路線、互通的相關要求整體考慮。

2 橋梁拼接的設計思路

主線橋梁一般在橋梁兩側通過與原主線采用相同跨徑、結構形式相同、路基寬度相同的方式進行加寬拼接，對橋梁的下部結構形式可根據具體情況進行選用[1]。橋梁能否加寬主要在于如何連接拼寬橋與原橋，通過對各大高速公路的擴建項目考察，如京滬高速公路、滬陜高速高速公路、南京機場路等，借鑒各大高速公路擴建成功的經驗，并經過理論分析可知，可以嘗試通過截去原橋的局部翼緣，減小橋梁拼接后對原橋內力影響。通過加強連接縫處的配筋來提高拼接處連接的可靠性，并減小新老橋之間的拼接梁距[2]。考慮增加樁長，預壓新建結構，并延遲接縫澆筑時間，從而減少拼接新建部分的基礎沉降，參考以往項目的設計經驗，新老橋按差異沉降5mm進行控制。為減少新老橋收縮徐變差異，拼接處采用補償收縮的鋼纖維混凝土，并延遲新老橋拼接放置時間，減小齡期差別。

本次主要根據路線及互通布設方案，方案一選取互通遠離引江河，雙側平行拼寬13.25m方案；新建主橋與原有橋梁相距3.5m，為減小橋墩對水流的影響，并保證航道通行安全，拼寬橋梁平行于老橋并錯墩布置，橋梁主跨跨徑采用與原橋相同，即計算跨徑 70m，維持原有通航凈空。同時受控于路線縱斷面、經濟性及新老橋外觀的協調性，主橋采用與老橋類似的下承式鋼管混凝土系桿拱橋進行拼寬[3]。方案二選取互通位置不變，主橋拆除重建，引橋兩側拼寬方案。考慮新橋需避開老橋基礎，并滿足新通航要求，新建主橋采用90m跨徑，適當調整兩側與主橋相接的引橋跨徑，選取鋼桁梁結構，利用其低梁高，擬合原有縱斷面，充分利用原有引橋。方案三選取互通位置不變，由于互通相距較近，受控于路線指標及車輛變道安全的影響，主橋引橋采用兩側平行拼寬17m方案。橋跨布置與方案一基本相同，僅寬度不同。

3 工程方案比選

3.1 下承式鋼管混凝土系桿拱方案

跨徑布置為（3×30+40）+70（計算跨徑）+(40+3×30)m，單幅橋梁凈寬13.25m，橋梁全長339.86m。主橋外形與老橋基本是一致的，其采用下承式鋼管砼系桿拱的上部結構。拱肋采用圓形截面，鋼管直徑Φ90cm，壁厚16mm；系桿采用工字形斷面，高2.3m，寬0.95m，拱腳處漸變為1.2m，腹板厚度為0.35m，在拱腳段漸變為高3.9m的實心矩形斷面；橫梁間距5.0m，采用矩形截面，上鋪高0.30m鋼筋混凝土空心板作為行車道板；吊桿采用平行鋼絲索，順橋間距同中橫梁，均為5.0m。引橋采用30/40m的T梁，梁高分別為1.8m和2.5m，單幅設置6片，梁間距2.25m。主墩采用雙柱式墩，2.5m厚承臺，鉆孔灌注樁基礎。為減少對水上通航的影響，主橋采用系桿設勁型骨架，與拱肋鋼管整體吊裝浮運施工，引橋采用預制安裝法施工[4]。

3.2 鋼桁梁方案

跨徑布置為（3×30+27.2/31.63）+90（計算跨徑）+(31.63/27.2+3×30)m，單幅橋梁凈寬19m，橋梁全長336.13m。主橋上部結構為90m(計算跨徑)鋼桁梁，每幅橋由兩片桁架組成，桁架高11m，節點之間長度8m，主桁間距21.5m。主桁上下弦桿均采用箱形截面，截面寬度400mm，高度均為720mm，工廠焊接，在工地通過高強螺栓在節點內拼接。鋼桁梁中的腹桿都采用焊接H形截面，端部斜桿為了增加面內外剛度采用箱形截面。橋面系為聯合梁，由下部縱橫梁體系的鋼梁和上部的橋面板組合而成[5]。橋面板采用鋼筋混凝土結構，板厚 15cm，與縱、橫梁相交處帶肋，板厚增至 25～30cm，通過剪力釘與橫梁、縱梁相連。引橋采用30m/27.2m/31.63m的T梁，梁高分別為1.8m，單幅設置10片，梁間距2.05m。主墩采用雙柱式墩，承臺厚2.5m，鉆孔灌注樁基礎。主橋采用拖拉法施工，引橋采用預制安裝法施工。

3.3 70m下承式鋼管混凝土系桿拱方案

跨徑布置為（3×30+40）+70（計算跨徑）+(40+3×30)m，單幅橋梁凈寬16m，橋梁全長340.06m。主橋上部結構采用下承式啞鈴型鋼管混凝土系桿拱，計算跨徑70m，拱軸線按二次拋物線變化，矢跨比為1/5，矢高14m。拱肋采用鋼管直徑為Φ80cm，壁厚14m，高2m的高啞鈴型截面；系桿采用高2.2m，寬1.4m，腹板厚0.3m的箱型截面，在拱腳段漸變為高3.05m的實心矩形斷面；行車道板采用高0.3m的鋼筋混凝土空心板，其下側的橫梁間距5.0m，主要采用矩形截面；吊桿采用平行鋼絲索，順橋間距同中橫梁，均為5.0m。引橋采用30/40m的T梁，梁高分別為1.8m和2.5m，單幅設置8片，梁間距2.10m[6]。主墩采用雙柱式墩，2.5m厚承臺，鉆孔灌注樁基礎。為減少對水上通航的影響，主橋采用系桿設勁型骨架，與拱肋鋼管整體吊裝浮運施工，引橋采用預制安裝法施工。

3.4 三種拼接方案的對比

結合引江河大橋三種拼接方案的具體情況，從施工方法、施工難度、對航道影響、總工期、美觀性、全壽命周期運營養護等方面進行對比分析，具體情況見表1。

表1 拼接方案的對比

總工期 較短 較長 較短美觀性 較好，與原有橋梁協調一致 拆除新建，景觀較好 較好，與原有橋梁協調一致全壽命周期運營養護 略小，相對簡單 略大，難度略大 略小，相對簡單比選結果 結合互通形式推薦 比較 比較

經對比引江河大橋路段的主橋拆除重建、單側拼寬、雙側按路線指標分離拼寬、雙側按平行式漸變分離拼寬、互通移位拼寬的多種處理方式的比選論證，最終推薦方案一雙側平行拼寬13.25m方案。

4 結束語

橋梁加寬設計遵循路橋同寬的原則，最大限度地利用老橋，可以減少工程造價。在對特殊結構橋梁進行拼寬設計時，應結合橋梁結構的自身特點，同時需結合路線、互通的相關要求進行整體考慮，提出多個技術可行的技術方案，并進行技術、經濟、美觀效果等多方面的綜合評價，最終確定合理的設計方案。