舊橋拓寬利用技術探析

謝會榮

[摘要]如何做好舊橋拓寬改建工作是擺在橋梁建設者面前的一個課題。本文闡述橋梁拓寬利用技術,具體分析橋梁拓寬方法。

[關鍵詞]橋梁橋梁 拓寬拼接

隨著我國公路建設步伐的加快,大量早期建成投入運營的公路橋梁,服務水平已明顯降低,難以滿足日益增長的交通要求,存在嚴重的問題,如交通擁擠、行車速度減慢、交通組織困難、日常養(yǎng)護工作也難以正常展開,嚴重制約了快速通道的作用發(fā)揮,已成為公路運輸線上的“瓶頸”,不利于沿線經(jīng)濟的長期可持續(xù)發(fā)展。舊橋的拓寬改建是一項比較繁瑣的工程。

一、橋梁拓寬的分類

橋梁拓寬可歸結(jié)為三類:

1.舊橋橋面寬度與承載力均不足。新橋修建半幅后將交通引到半幅新橋,拆除舊橋,待新橋拓寬至全橋,將交通引向全橋。改造后所有交通由新橋承擔。

2.舊橋橋面寬度不足。拓寬中,基本不改變舊橋結(jié)構(gòu),在舊橋的一側(cè)或兩側(cè)建新橋,舊橋繼續(xù)承擔部分交通。改造后,新橋與舊橋結(jié)構(gòu)是獨立的。

3.拓寬后,新舊橋的橋面鋪裝層連續(xù)攤鋪,共同作用,為了行車安全舒適,須嚴格保證新舊橋變形協(xié)調(diào)。

從橋梁結(jié)構(gòu)的設計與施工角度來說,前兩類拓寬與新建橋梁類似,本文將重點分析第三類情況下的橋梁拓寬。

二、橋梁拓寬方法分析

(一)增設鋼筋混凝土懸臂挑梁

這是最簡便的橋梁拓寬改造方法,并可和其它橋梁加固補強法一并使用。當舊橋橋墩、臺及基礎完好,能夠滿足拓寬甚至提載要求時,可在主要承重結(jié)構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)進行合理加固和提載后,拆除兩側(cè)欄桿和人行道板,鑿除原橋面鋪裝層,重澆加強的鋼筋混凝土橋面鋪裝層,相應增設人行道懸臂梁和車行道懸臂板,重新安裝人行道板與欄桿,從而達到拓寬橋梁的目的。這種橋梁拓寬的方法適合于梁式橋與拱式橋,一般適用于雙側(cè)拓寬的舊橋拓寬。它的突出優(yōu)點是不必拓寬橋墩,加固工作量小。

(二)單邊新建橋梁

當原有公路路線是以單邊拓寬進行改建;或原橋已成為交通要道的“瓶頸”,亟待拓寬,且不能中斷交通;或原橋棄之可惜,只能降低荷載標準使用等情況時,一般可采用在老橋的一側(cè)新建橋梁,達到提高通行能力和承載能力的目的。

(三)增設邊梁或邊拱

拆除一側(cè)(或兩側(cè))欄桿及人行道板后,在一側(cè)(或兩側(cè))增設邊梁(或邊拱肋),實現(xiàn)拓寬橋梁的目的。新增邊梁與原主梁之間鉸接,只承受自身恒載、人行道恒載與人群荷載,不承受原主梁傳遞的剪力,也不參加荷載橫向分配。用這種方法拓寬橋梁時,應測量橋墩(臺)頂寬度是否能放置新增的梁或拱肋,若不夠,應進行墩帽(蓋梁)的拓寬處理。

(四)增加主梁或拱肋

這種方法一般用于需要拓寬橋梁又要提高承載能力的舊橋。其特點是,新增主梁或拱肋的剛度大于舊橋,以減小原橋主梁或拱肋的荷載橫向分布系數(shù),從而在拓寬橋梁的同時,提高橋梁的承載力。此方法需要同時拓寬橋梁墩臺及基礎,或靠近原有橋梁另外單獨建造新拓寬部分的墩臺。

三、橋梁拓寬拼接方法分析

在研究橋梁拓寬方案時需要考慮的問題較多,如需要考慮原橋的技術狀況、沿線的地質(zhì)條件、合理的橫向連接方式、新舊橋梁結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)、新舊結(jié)構(gòu)的合理拼接時間以及在不中斷原橋交通的條件下合理的新橋施工方法。就具體方法來看,目前主要有上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)均不連接、上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)均連接、和上部結(jié)構(gòu)相互連接、下部結(jié)構(gòu)不連接。

(一)上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)均不連接

為使拓寬橋與原橋各自受力明確、互不影響,減小連接的施工難度,橋梁拓寬部分與原橋的上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)均不連接,新、老結(jié)構(gòu)之間留工作縫,橋面瀝青混凝土鋪裝層連續(xù)攤鋪。該連接方案簡化了施工程序,消除了連接的技術問題,但在汽車活載作用下兩橋主梁產(chǎn)生不均衡撓度以及拓寬橋大于原橋的后期沉降,可能會造成連接部位瀝青鋪裝層破壞形成縱向裂縫和橫橋向錯臺,影響行車舒適性、安全性和橋面外觀,增加后期的養(yǎng)護維修工作。

(二)上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)均連接

為使拓寬橋與原橋形成完整的整體,減小各種荷載(包括基礎不均勻沉降、汽車活載、溫度荷載等)作用下新老橋連接處產(chǎn)生過大的變形,減小上、下結(jié)構(gòu)某些部位的內(nèi)力,將拓寬橋梁的上部結(jié)構(gòu)與原橋?qū)课粰M向通過植筋、澆注濕接縫等方式連接起來,原橋下部結(jié)構(gòu)的橋墩、橋臺帽梁及系梁也通過植筋技術將鋼筋和拓寬部分新橋相應部位鋼筋連接,然后澆筑混凝土,將新老橋梁連為一體。

該方案優(yōu)點是將拓寬橋、原橋之間聯(lián)系成整體,拼接后橋梁整體性較好。同時,也存在如下不足:拓寬橋基礎沉降大于舊橋,由此產(chǎn)生的附加內(nèi)力較大,可能會使下部結(jié)構(gòu)帽梁、系梁、橋臺連接處產(chǎn)生裂縫;上部結(jié)構(gòu)連接處也可能產(chǎn)生裂縫,導致使用功能下降,維修困難,外觀不雅。若拓寬橋基礎持力層位于堅硬基巖上,基礎沉降值較小,新舊橋之間不會產(chǎn)生過大沉降差,該方案的不利影響不顯著,可較好的發(fā)揮其優(yōu)勢。若基礎持力層位于軟土地基上,拓寬橋基礎沉降明顯大于舊橋,沉降持續(xù)時間較長,使用期間沉降不易穩(wěn)定,則不宜采用該方案。

(三)上部結(jié)構(gòu)相互連接、下部結(jié)構(gòu)不連接

綜合上述兩個連接方式的優(yōu)缺點,形成第三種橫向拼接形式。第三種拼接方案的主要優(yōu)點是:下部結(jié)構(gòu)不連接,拓寬橋與原橋的下構(gòu)內(nèi)力相互不產(chǎn)生影響,上部結(jié)構(gòu)連接對下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力影響很小。但是上部結(jié)構(gòu)連接后由于新老橋梁材料特性的差異將產(chǎn)生附加內(nèi)力,由基礎沉降等原因產(chǎn)生的附加內(nèi)力也使連接部位內(nèi)力增大。以往工程中,常采用如下措施解決上述問題:為減小拓寬橋基礎沉降量,拓寬橋梁盡可能采用樁基,并通過加強地基處理、增加樁長或樁徑等措施盡可能減小基礎沉降;原橋采用擴大基礎時要注意新老基礎間的協(xié)調(diào)性,必要時對原有基礎進行加固;針對上構(gòu)自身產(chǎn)生的較大附加內(nèi)力,可通過連接部位增大配筋并改善連接結(jié)構(gòu)形式來解決。上部結(jié)構(gòu)相互連接、下部結(jié)構(gòu)不連接方式已在多個擴建工程中采用。

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