對城市橋梁拓寬設計的思考

趙旭東

（中土大地國際建筑設計有限公司上海分公司，上海市 201315）

0 引言

隨著我國經濟的快速發展，城鎮化建設的不斷推進，人們生活水平的不斷提高，汽車保有量的逐年上升，城市道路的規模也隨之擴大，大量早期已建城市道路已經難以滿足日益增長的交通需求。為了滿足擴大的交通需求而進行道路的改擴建工程中，位于道路中的橋梁的拓寬設計往往成為道路改擴建中的關鍵節點，很多時候直接影響方案選擇、工程實施、工程造價和工期。因此對既有橋梁的拓寬設計進行探究有著十分重要的意義。

橋梁拓寬往往在收集橋梁竣工資料和橋梁檢測報告的基礎上開展設計。第一種情況：橋梁的竣工資料和檢測結果表明既有橋梁遠遠不能滿足設計荷載要求，則應選擇拆除新建的方案，這種情況對設計人員無特別的困難，新建橋梁考慮避讓既有橋梁基礎和已有地下管線即可。第二種情況：橋梁的竣工資料和檢測結果表明既有橋梁基本能滿足設計荷載要求，可采用橋梁拼寬的方式，這種情況較為復雜，可采用的拼寬方式較多，效果也不一樣[1-4]。

1 橋梁橫向拼寬設計的一般要求

（1）早期已建道路交通壓力較大，尤其是部分交通密集地區，既有橋梁往往病害較多，其承載能力不一定能滿足實際使用需求，但如經技術狀況評定能維持正常使用功能時，方可考慮對橋梁維護加強后進行擴建拼寬。

（2）市政橋梁進行擴建拼寬時，應綜合考慮既有橋梁周邊環境約束、地下管線、交通需求等多方面制約因素，提出適合的拼寬方案，并進行多方面比較分析。

（3）新、舊橋梁跨徑布置及上、下部結構形式應盡量統一，下部墩臺結構應盡量與既有橋梁墩臺外形保持一致，基礎形式應綜合考慮施工空間及施工過程中可能對原橋產生的影響，以上海市為例：上海市地區屬軟土地基，既有道路市政管線排管較多，情況較為復雜，且部分道路周邊建筑集中，因此拼寬部分橋梁樁基礎應盡可能的采用鉆孔灌注樁。

（4）因大多既有橋梁已工作多年，橋梁拼接時，新舊混凝土的收縮徐變作用存在差異，會導致連接斷面產生因收縮徐變引起的附加內力；同時，既有橋梁沉降已基本進行完全，新舊橋梁基礎存在沉降差，同樣會產生附加內力，嚴重時會導致連接斷面位置處產生裂縫，降低截面的承載能力。因此設計時，不應忽視新舊混凝土收縮徐變的差異，并控制好新、舊橋梁基礎的不均勻沉降。

（5）近年來多部主要橋梁設計規范均已更新，如《公路橋涵設計通用規范》現行版本為（JTG D60—2015），其中車道荷載取值較以往規范有一定的增加。而既有橋梁設計多采用已廢止規范，橋梁拼接時，應根據所選取的橫向拼寬方式，對既有老橋進行承載能力驗算，確保滿足設計荷載要求，如不滿足要求，則應采取各種技術措施，確保橋梁運行安全。

2 拼接方式的選擇和應用

根據筆者的工程經驗結合國內實施的大量的橋梁改擴建工程，新老橋拼接方式主要有以下三種：

（1）上、下部結構均不連接

新老橋間上部結構及下部結構均不連接，橋面可不連接、設置伸縮縫或者填縫以及連續攤鋪橋面鋪裝等方式予以接順。這種拼接方式受力明確，施工過程對老橋基本無影響，且能極大程度的保障施工期間既有橋梁的通行能力。眾多城市道路交通比較繁忙，擴建時常常需考慮施工期間的交通組織問題，為避免對既有道路的通行能力產生影響，該橋梁拼接方式在城市道路改擴建工程中的應用較為廣泛。

此種拼接方式受力明確，新老橋間結構不傳遞內力，互相不影響，但若采用伸縮縫、填縫、連續橋面鋪裝時接縫處容易遭到破壞，形成縱向裂縫，維護量大。采用此種拼接方式時建議有條件時采用橋面不連接，即采用單獨橋梁進行拼寬，適應大交通量情況下不中斷交通，可有效確保“邊加寬、邊通車”。

我們以人民塘橋拓寬為例來看“上、下部結構均不連接”拼接方式的應用。人民塘老橋現狀寬度8 m，為雙車道橋梁，不滿足道路規劃要求。根據建設單位要求，對該橋實施改擴建。根據橋梁檢測報告，該橋總體技術狀況評定為II類橋梁，即為“有輕微缺損，對橋梁使用功能無影響”。因此采用對老橋進行維修加固后利用老橋，兩側拼寬的方式進行改擴建，新拼部分橋梁與老橋上下部結構均不連接，對老橋交通不造成影響，真正實現了“邊加寬、邊通車”。拼接方式見圖1。

圖1 上、下部結構均不連接（單位：mm）

（2）上部結構連接、下部結構不連接

新老橋上部結構進行連接，下部結構不予連接。該形式橋面整體性好，同時因橋面寬度增加，既有橋梁各主梁的橫向分布系數則相應減少，提升了既有橋梁的安全系數。新老下部結構分離，受力相對明確，可忽略新老構造間的相互作用，同時減少了下部結構因新老不均勻沉降引起的附加內力。

此種拼接方式上部結構建議采用鉸接和加強橋面板的弱連接方式，主要傳遞剪力，新老結構相互影響較小，但新老結構下部的不均勻沉降將直接影響上部結構拼接位置的受力，因此需要采取適當的措施，拼接部分橋梁基礎往往比老橋基礎更加強大，以便減少沉降量，拼接部分橋梁上部盡早安裝，并盡可能推遲新老橋上部結構的連接，有條件可采用提前預壓，以使拼接部分大部分的樁基沉降和混凝土收縮徐變能夠完成，同時可加強橋面鋪裝，以使橋面更加平順。

我們以曹家溝橋拓寬為例來看上部結構連接、下部結構不連接的拼接方式的應用。根據橋梁竣工資料和檢測報告，老橋技術狀況良好，故選擇加以利用。既有橋梁寬度為14 m，根據道路改擴建的要求，橋梁改擴建方案將老橋加寬4 m，車行道橋梁寬度達到18 m，以滿足車行道寬度的要求。然后在車行橋兩側按照“上下結構均不連接”的方式各拼一幅人非橋。車行橋拼寬的方式采用“上部結構連接、下部結構不連接”的方式，上部結構以鉸接方式連接，下部結構不予連接，該形式橋面整體性好，同時因橋面寬度增加，既有橋梁各主梁的橫向分布系數則相應減少，提升了既有橋梁的安全系數。車行橋拼接方式見圖2。

圖2 上部結構連接、下部結構不連接（單位：mm）

（3）上、下部結構均連接

新老橋上部結構通過鉸接、澆筑濕接縫等方式予以連接，下部結構為剛性連接。該拼接方式整體性好，可避免因不均勻沉降，導致上部結構梁體脫空。但該形式受不均勻沉降影響較大，受力不明確，連接的技術難度較大。一般多用于地質條件較好，不均勻沉降發生不明顯的狀況。如新老結構不均勻沉降控制不好，則易導致下部結構產生較大的附加內力，嚴重時，可能出現裂縫等病害。

此種拼接方式主要適用于拼寬寬度較窄，拼寬部分獨立受力存在困難，不得不與原結構連接形成共同受力的情況。由于拼接部分橋梁基礎沉降往往大于老橋基礎沉降，會產生較大的附加內力，導致新橋老橋連接部位往往產生過大的變形，因此必須采取適當的應對措施。不管是上部結構還是下部結構，拼接橋梁的跨徑、梁板形式、下部結構形式、高度等都必須與老橋保持完全一致。需要注意的是，拼接部分橋梁的基礎應該比老橋基礎更加強大，以便減少沉降量，盡量減少對老橋結構產生的附加內力。

我們以紅三港橋拓寬為例來看上下部結構均連接的拼接方式的應用。紅三港老橋寬度為5 m，不滿足雙車道通行需求，應建設單位要求進行加寬。根據橋梁竣工資料和橋梁檢測報告，老橋技術狀況良好，故選擇利用老橋，以“上、下部結構均連接”的拼接方式進行拓寬，在既有橋梁凈寬度5 m的基礎上加寬2 m，使橋梁凈寬度達到7 m（見圖3）。由于采取了加強基礎、上部結構盡早安裝、加強橋面鋪裝等措施，橋梁運行多年，拼接部分尚未出現病害。

圖3 上、下部結構均連接（單位：mm）

3 結 語

根據多年橋梁改造經驗，當橋梁拓寬寬度大于等于3 m的拼接部分建議采用獨立受力模式，拼接方式根據現場實際情況和交通需求，采用上部結構不連接、弱連接或濕接縫連接，下部結構不予連接的拼寬方式；當橋梁拓寬寬度小于3 m的拼接部分難以獨立受力或獨立受力效果不佳時，往往將拓寬部分與老橋結構連接，形成共同受力，拼接方式采用上部結構與下部結構均連接的方式。

隨著我國經濟的迅速發展，眾多城市道路已無法滿足使用需求，亟需進行改擴建改造，同時，為保證橋梁改擴建安全合理，設計需針對各類建設條件，因地制宜，采用恰當的設計方案以滿足工程需要。國內橋梁拼寬設計發展已逐漸成熟，橋梁改擴建拼寬技術也更為多樣，但仍需各設計人員不斷總結經驗，研究和設計出更為成熟適用的拼寬技術，為橋梁事業的發展做出應有的貢獻。