市政橋梁拓寬設(shè)計(jì)方法探析

姚海峰

揚(yáng)州市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 江蘇 揚(yáng)州 225001

目前我國(guó)正處于大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高峰期，正在新建大量市政道路與橋梁來(lái)滿(mǎn)足交通量需求，同時(shí)大量現(xiàn)有橋梁橋面凈寬不足是普遍存在的問(wèn)題，為節(jié)省資金，增加通行能力，需要對(duì)現(xiàn)有橋梁進(jìn)行拓寬改造。橋梁拓寬面臨的技術(shù)問(wèn)題和新建橋梁完全不同，并且國(guó)內(nèi)外鮮見(jiàn)成熟的成套技術(shù)，沒(méi)有配套的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和指南。本文通過(guò)對(duì)多座橋梁拓寬項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)單闡釋市政橋梁拓寬設(shè)計(jì)的方法。

一、橋梁拓寬設(shè)計(jì)的原則

1、橋梁拓寬應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和應(yīng)滿(mǎn)足整體使用性能要求。

2、橋梁拓寬設(shè)計(jì)前必須對(duì)橋位處水文、航道規(guī)劃、引水灌溉、排洪等工程設(shè)施進(jìn)行調(diào)查，以確定橋梁的設(shè)計(jì)標(biāo)高。

3、拓寬橋梁應(yīng)采用同一荷載等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。新建結(jié)構(gòu)連接原有結(jié)構(gòu)的橋梁除對(duì)新建橋梁進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)應(yīng)驗(yàn)算原有結(jié)構(gòu)。

4、拓寬部分大于五米的結(jié)構(gòu)基本為獨(dú)立受力模式。拓寬部分小于三米的結(jié)構(gòu)難以獨(dú)立受力或獨(dú)立受力性能不佳，應(yīng)與原結(jié)構(gòu)共同受力。

5、拓寬橋梁應(yīng)注意道路設(shè)計(jì)指標(biāo)相互協(xié)調(diào)，如布設(shè)于平曲線(xiàn)上時(shí)，加寬橋須按相應(yīng)曲率布置，同時(shí)加寬橋應(yīng)與原橋縱坡一致。

6、被阻斷、破壞的既有設(shè)施，設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)地方需要，考慮恢復(fù)與改移。

7、強(qiáng)調(diào)橋梁的美學(xué)和環(huán)保要求：橋梁拓寬應(yīng)考慮與原橋的外觀(guān)一致性；距居民區(qū)較近的路段，應(yīng)采取相應(yīng)的降噪、隔音措施。

二、橋梁拓寬設(shè)計(jì)的基本方法

橋梁拓寬的形式有：1、增設(shè)鋼筋砼懸臂挑梁，一般該方法適用于雙側(cè)加寬較小，增加的荷載不大的舊橋改造。2、等剛度增設(shè)邊梁或邊拱，拆除欄桿及人行道板后，增設(shè)邊梁或邊拱肋，實(shí)現(xiàn)拓寬橋梁的目的，但不能提高老橋承載力性能。3、增設(shè)的主梁（拱肋）的剛度大于舊橋主梁（拱肋），這樣可以減小原橋主梁（拱肋）的橫向分布系數(shù)，從而在加寬橋梁的同時(shí)，提高原有橋梁的承載力。

三、橋梁拓寬設(shè)計(jì)的構(gòu)造要點(diǎn)

1、新舊橋上下部結(jié)構(gòu)連接

a.上部構(gòu)造與下部構(gòu)造均不連接。此方案施工簡(jiǎn)單、受力明確，但容易造成鋪裝層破壞、啃邊及縱縫等問(wèn)題。

b.上部構(gòu)造與下部構(gòu)造均連接：指新結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)通過(guò)鋼筋或型鋼焊接、混凝土澆注等將兩者連成整體。此方案主要優(yōu)點(diǎn)是新老橋之間連接整體性強(qiáng)、可靠有效，但是在地基不均勻沉降的作用下可以引起較大的附加內(nèi)力，容易造成下部結(jié)構(gòu)的蓋梁、墩臺(tái)連接處產(chǎn)生裂縫。

c.上部構(gòu)造相互連接、下部構(gòu)造獨(dú)立不進(jìn)行連接。該方案的優(yōu)點(diǎn)是上部結(jié)構(gòu)形成整體，下部結(jié)構(gòu)各自受力，上部結(jié)構(gòu)連接對(duì)下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加內(nèi)力影響較小。

2、縱向拼接縫的設(shè)計(jì)

a.空心板梁橋加寬改造，其拼接縫的設(shè)計(jì)概括起來(lái)主要有鉸縫連接、部分剛性連接縫連接、剛性連接縫連接等方式。

鉸接縫連接：通過(guò)在新舊梁體相鄰處切除舊橋懸臂板，設(shè)置鉸縫鋼筋，澆筑混凝土后形成鉸接縫，從而使新舊結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào)。

部分剛性連接縫連接：在新舊橋空心板間設(shè)置縱向濕接頭，寬度25cm～75cm不等，厚度一般為15cm，并對(duì)此處的橋面鋪裝鋼筋網(wǎng)進(jìn)行加強(qiáng)。

剛性連接縫連接：在新舊梁體之間增設(shè)橫梁，重做連接處的橋面板，并可以在橫隔梁處粘貼鋼板來(lái)加強(qiáng)橫向連接。

b.T型梁橋的拓寬一般利用橫隔板進(jìn)行橫向剛性連接，具體有兩種形式：新舊結(jié)構(gòu)通過(guò)橫隔板剛性拼接，翼緣板不拼接；新舊結(jié)構(gòu)的橫隔板、翼緣板均進(jìn)行剛性連接。

c.連續(xù)箱梁橋的拼接

①結(jié)構(gòu)分離、相互不連接方式,新建橋梁與原橋主梁結(jié)構(gòu)不連接，在新舊結(jié)構(gòu)間留出一條縱向縫。

②在箱梁的橫向連接形式中，鉸接連接形式得到廣泛采用。通過(guò)連接翼緣板，之后澆筑混凝土在其頂面鋸縫，縫內(nèi)填塞柔性材料，底部預(yù)埋木條或橡膠條，形成不能傳遞彎矩的柔性鉸接構(gòu)造。

③新舊橋主梁剛性連接,公路拓寬工程中新舊橋的剛性連接使得新舊結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，但技術(shù)難度也大。剛性連接后，新老橋梁之間的變形差異將轉(zhuǎn)化為附加內(nèi)力，對(duì)結(jié)構(gòu)局部受力和整體受力將形成較大的影響，目前跨徑大于50m橋梁的拼接拓寬很少采用剛性連接。

四、橋梁拓寬設(shè)計(jì)的分析計(jì)算

新舊橋梁橫向連接之后，將形成整體結(jié)構(gòu)，需要共同受力承擔(dān)橋面荷載，所以新老橋均要滿(mǎn)足承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的要求，但新舊橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)序不同，計(jì)算涉及到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的更替。按照慣例拓寬后的橋梁整體結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的取用上有一個(gè)基本實(shí)用原則，即“原橋原標(biāo)準(zhǔn)，新橋新標(biāo)準(zhǔn)”。具體在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于新橋按照新的設(shè)計(jì)規(guī)范執(zhí)行，對(duì)于舊橋結(jié)構(gòu)的承載能力要求滿(mǎn)足最新的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但是使用極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)驗(yàn)算則要求符合原有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)即可。計(jì)算分析的主要內(nèi)容有：①原結(jié)構(gòu)的整體驗(yàn)算；②拼接后新老橋作為整體的驗(yàn)算（縱向、橫向）；③拓寬部位的節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算；④下部基礎(chǔ)的沉降控制驗(yàn)算。其中特別應(yīng)該注意的計(jì)算有：①新建預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)的收縮徐變對(duì)原有結(jié)構(gòu)的影響；②新建結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)沉降量以及其對(duì)原有橋梁所產(chǎn)生的附加內(nèi)力的影響；③拓寬橋梁為錯(cuò)孔布置，尤其是三向預(yù)應(yīng)力砼箱型梁橋。計(jì)算分析應(yīng)特別關(guān)注的結(jié)構(gòu)自身特點(diǎn)、邊界條件、新舊結(jié)構(gòu)拼接方案的影響。

橋梁拓寬改造設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)的沉降變形也是重要指標(biāo)。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，新舊簡(jiǎn)支梁橋的基礎(chǔ)沉降差控制在5mm以?xún)?nèi)，新舊連續(xù)箱梁橋的基礎(chǔ)沉降差控制在10mm以?xún)?nèi),設(shè)計(jì)上可按5mm進(jìn)行驗(yàn)算，錯(cuò)孔布置的橋梁基礎(chǔ)沉降差容許值應(yīng)不超過(guò)5mm。上述新舊橋梁基礎(chǔ)之間的容許沉降差控制是新舊橋梁橫向拼接能否成功的關(guān)鍵問(wèn)題。

五、橋梁拓寬設(shè)計(jì)需注意的問(wèn)題

橋梁拓寬改造前，應(yīng)對(duì)舊橋進(jìn)行全面調(diào)查，主要有原橋的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、竣工圖紙、沿線(xiàn)的地質(zhì)資料、原有橋梁的檢測(cè)、荷載試驗(yàn)與分析計(jì)算，對(duì)舊橋的承載能力與可靠度做全面的評(píng)價(jià)。同時(shí)需要考慮新舊橋梁結(jié)構(gòu)之間合理的橫向連接方式以達(dá)到變形協(xié)調(diào)、考慮合理的拓寬施工時(shí)間避免溫差對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，以及在不中斷原道路交通的條件下合理的施工方法等。