小跨徑現(xiàn)澆橋梁單側(cè)加寬的設(shè)計(jì)技術(shù)

（衡水市交通運(yùn)輸局公路管理處，河北 衡水 053000）

高等級(jí)公路橋梁拓寬設(shè)計(jì)為系統(tǒng)工程，橋梁拓寬應(yīng)符合國家現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范并滿足整體使用性能要求；在拓寬原結(jié)構(gòu)或連接新設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，必須搜集原先已經(jīng)存在的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，并對(duì)比新設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，使其存在同一荷載水平；再建造的部分不小于5m時(shí)，拓寬的結(jié)構(gòu)大體上受力方式都是獨(dú)立的，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一般是上面的部分采用弱連接，下面的結(jié)構(gòu)根據(jù)實(shí)際情況建立相應(yīng)的連接方式，如拓寬結(jié)構(gòu)的范圍在3m之內(nèi)，則新增部分無法獨(dú)立荷載或獨(dú)立荷載的能力低，它需要與原來的結(jié)構(gòu)“合作”，一般使用上面的結(jié)構(gòu)改弱連接為強(qiáng)連接，下部重新根據(jù)實(shí)際情況建立新連接。介于二者之間的情況，可根據(jù)具體情況采用合適的拓寬方式。

同時(shí)，拓寬橋梁必須與原本的公路形成良性配合，如果橋梁是平曲線，則拓寬結(jié)構(gòu)時(shí)，也應(yīng)該遵循相同的曲率。如果處于縱坡，那么拓寬部分也應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況模擬原來橋梁的縱坡；拓寬橋梁的基礎(chǔ)形式考慮到減小對(duì)老橋基礎(chǔ)的影響，原則上采用樁基礎(chǔ)；橋梁拓寬應(yīng)以“安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀和有利環(huán)保”為原則，考慮與原橋的外觀保持一致性。

一、工程概況

河北省省道282線北干渠左橋，2000年修建舊橋?yàn)槿?3m空心板橋，橋面凈寬11.4 m，兩側(cè)各0.3m防撞護(hù)欄，橋梁全寬12.0m，右前夾角90°。該橋設(shè)計(jì)荷載為汽車-20，掛-100。2011年對(duì)該橋加寬改造后，橋面凈寬21.5m，兩側(cè)各0.5m防撞護(hù)欄，橋梁全寬22.5m。加寬橋梁上部采用三跨13m普通鋼筋混凝土空心板，下部采用柱式墩臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)方案為利用原有舊橋，左側(cè)加寬。加寬后，橋面凈寬26.25m，兩側(cè)各裝0.5m防撞護(hù)欄，橋梁全寬27.25m。加寬橋梁上部采用三跨13m現(xiàn)澆連續(xù)鋼筋混凝土實(shí)心板，下部采用柱式墩臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

二、技術(shù)指標(biāo)

設(shè)計(jì)荷載為公路-Ⅰ級(jí)，橋面凈寬左幅(0.5m墻式護(hù)欄+凈15.50m)+右幅(0.5m墻式護(hù)欄+凈10.75m)，全寬27.25m。地震烈度7度，地震動(dòng)峰值加速度系數(shù)0.10g，設(shè)計(jì)洪水頻率1/100。

（一）下部結(jié)構(gòu)形式選擇

根據(jù)設(shè)計(jì)原則，該橋下部連接的方式如果采用連接式，雖然整體性較好，但面臨連接剛度超過預(yù)估水平。在實(shí)際施工的過程中也不能保留原建筑中某些蓋梁等構(gòu)件，這提高了對(duì)施工人員的要求，也提升了施工難度。新舊橋之間上面部分的結(jié)構(gòu)由于材料的物性，即混凝土存在緩慢變形及收縮，同時(shí)兩者之間仍存在因沉降的差異而帶來的附加應(yīng)力，所以還會(huì)導(dǎo)致下半部分的結(jié)構(gòu)連接出現(xiàn)拉裂，而上半部分的結(jié)構(gòu)也會(huì)如此，后期需要投入更多的時(shí)間和金錢維護(hù)。

為確保建成后橋梁美觀協(xié)調(diào)，應(yīng)避免新橋與原橋基礎(chǔ)的沉降差，橋梁下部形式采用與原橋結(jié)構(gòu)相同且完全分離式結(jié)構(gòu)。結(jié)合原橋設(shè)計(jì)圖紙，擬定下部結(jié)構(gòu)采用墩柱接蓋梁，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，橋墩墩柱直徑為110cm，樁徑為120cm。支座設(shè)置方式為橫橋向按1m左右設(shè)置一塊板式橡膠支座。

（二）上部結(jié)構(gòu)形式選擇

上部結(jié)構(gòu)建模或內(nèi)力計(jì)算主要利用Midas Civil 2006。荷載數(shù)據(jù)的估算需要結(jié)合車道荷載及車輛荷載兩種。由于材料的物性限制，合理估測其變化過程，估測板的上部和下部之間存在50℃差異的情況，估測1500天混凝土的緩慢變化等。按板單元分析內(nèi)力，將整體板縱橫向均劃分為1m左右的單元，分析受彎時(shí)考慮Mxx、Myy、MMvector的各種情況；分析抗剪時(shí)考慮不同斜度的影響。橋梁寬度越大，橫向彎矩越大；橋梁斜度越大，支點(diǎn)反力越大。

控制內(nèi)力的結(jié)果出來后，還需要進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)算。橋臺(tái)、墩上設(shè)置抗震擋塊和抗震錨栓。

（三）上部連接方式的確定

常見的加寬方式有剛性連接、鉸接兩種，新、舊主梁的模量差對(duì)橫向彎拉應(yīng)力的影響變化是剛接縫增大幅度較小，而鉸縫連接下部構(gòu)造對(duì)新、舊橋的不均勻沉降具有更好的適應(yīng)性。因此，不管使用何種手段完成接縫，荷載的橫向位置對(duì)最大橫向彎拉應(yīng)力的敏感程度都很高，必須提高它的固護(hù)能力。另外，剛接縫還要考慮剛度的問題。

結(jié)合工程實(shí)際情況，新、舊橋均為獨(dú)柱墩臺(tái)，可以視為兩個(gè)獨(dú)立橋梁，故設(shè)計(jì)中對(duì)縱縫采用不連接簡易角鋼的方式處理。新、舊橋梁只承受自身恒載、人行道恒載與人群荷載，不承受主梁連接后傳遞的剪力，也不參加荷載橫向分配，從而降低連接過程中的施工難度。新老結(jié)構(gòu)之間采用工作縫預(yù)留方式，縱縫兩側(cè)采用直徑12mm的螺紋鋼支架焊接30mm×30mm等邊角鋼用連接，縫間填塞熟料泡沫板。角鋼的頂面與混凝土橋面標(biāo)高、橫坡保持一致，如圖1所示。

圖1 縱縫處理圖

該種接縫的優(yōu)點(diǎn)為新、舊橋梁結(jié)構(gòu)的受力更加明確，并且互不影響，減少基礎(chǔ)不均勻沉降、梁板的模量差對(duì)橫向彎拉應(yīng)力的影響，有效杜絕了連接式接縫所產(chǎn)生的早期強(qiáng)度破壞。缺點(diǎn)是新、舊橋面縱縫處角鋼表面光滑，在不利天氣下有可能造成車輪打滑，存在安全隱患。因此，在角鋼表面還應(yīng)采取一些防滑措施，如人工切割合適深度的菱形網(wǎng)格。

橋面鋪裝時(shí)，為確保橋面橫坡達(dá)到設(shè)計(jì)要求，需對(duì)原橋部分橋面全部清除，重新施做防水層及橋面，橋面為C50防水混凝土，由于縱縫的存在，橋面鋪裝需分幅攤鋪。

三、施工注意事項(xiàng)

施工的過程中不能忽視模板支架穩(wěn)定性和不易變形性，在正式澆筑之前，可以先完成模板支架的穩(wěn)定性測試，及時(shí)調(diào)整，避免后續(xù)操作中出現(xiàn)嚴(yán)重變形。當(dāng)實(shí)心板的混凝土強(qiáng)度超過80%，且施工周期超過一周，方可拆除支架，然后再進(jìn)行橋面鋪裝和護(hù)欄施工。

蓋梁處縱方向的鋼筋位置有特別之處，一般是雙層甚至多層，同時(shí)也會(huì)面臨兩層或多層鋼筋之間的混凝土黏接力下降，因此擁有不同層次的鋼筋之間的連接，必須以焊接骨架的方式處理。焊接骨架的方式在設(shè)焊縫，具體的數(shù)據(jù)情況可以參考相應(yīng)的圖紙。

在實(shí)施樁基施工時(shí)，應(yīng)禁止樁底和樁側(cè)的攪拌行為，同時(shí)混凝土不得澆灌在相鄰兩個(gè)孔隙之間。鋼筋之間的搭建和穩(wěn)定基本都采用焊接方式，必須嚴(yán)格按照規(guī)定操作。橋臺(tái)蓋梁、背墻、肋板、承臺(tái)及耳墻與土接觸面均涂刷兩道熱瀝青防水層。

四、結(jié)語

在設(shè)計(jì)橋梁增加結(jié)構(gòu)之前，必須先收集舊橋的各種數(shù)據(jù)，分析研究，比如舊橋的荷載能力，所處地貌等。科學(xué)合理分析原橋后，再依據(jù)實(shí)際的橋梁使用情況預(yù)判及要求，設(shè)計(jì)拓寬結(jié)構(gòu)。

采用簡易角鋼縱縫可有效避免基礎(chǔ)不均勻沉降、梁板的模量差對(duì)橫向彎拉應(yīng)力的影響，減少日常維護(hù)所需費(fèi)用。

簡易角鋼縱縫處理必須對(duì)縱縫處做必要的防滑設(shè)計(jì)處理，防止在不利天氣狀況下，車速過快出現(xiàn)安全事故。