公路橋梁改擴建拼寬設計方法分析

李航、楊勇

（貴州省交通規(guī)劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州貴陽 550000）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，交通需求量不斷增加。然而，前期修建的高速公路通行能力已接近飽和狀態(tài)，許多高速公路已不能滿足交通量增長的需求。針對此問題，提出對公路進行改擴建的方法。橋梁也是交通基礎設施的重要組成部分，因此在對公路進行改擴建的同時，對橋梁進行改擴建也非常必要。

1 橋梁改擴建概述

目前，橋梁的改擴建設計主要是在原結構的基礎上進行，以提升橋梁整體性能和承載能力為主要目的，同時進行擴寬橋寬[1]。

拼寬工程橋梁設計遵循“老橋老標準，新橋新標準”的原則。在橋梁橫向拼接設計中，需要對既有橋梁結構、拼接部分和拼接后的橋梁整體結構進行受力分析及驗算。對于既有橋梁的評價，采用當時的設計標準，承載能力極限狀態(tài)的計算需采用現(xiàn)行標準，對于不能滿足標準要求的橋梁，需要先進行加固處理。

2 橋梁拼寬設計方法

預制橋梁目前采用的拼寬設計方法主要有以下幾種：

2.1 橋梁上、下部獨立

該方法的優(yōu)點是結構受力明確，新橋與老橋在構造上互不干擾，新橋施工對老橋交通影響小，施工便捷，造價相對較低[2-4]。缺點是新老橋之間無連接，橋梁結構的整體性較差，后期養(yǎng)護維修工作量巨大。早期的拼寬工程多采用該方法。

2.2 橋梁上部連接，下部獨立

該方法的優(yōu)點是新橋與老橋上部結構形成整體受力，下部結構相互獨立，無附加內(nèi)力。缺點是下部結構的整體性差，拼寬橋的整體穩(wěn)定性差。該方法適用于軟土路基路段，下部獨立，能有效避免基礎不均勻沉降導致的上部結構病害。

2.3 橋梁上部連接，下部鉸接

該方法的優(yōu)點是新橋與老橋上部結構形成整體受力，下部結構可以適應一定的變形。缺點是下部鉸接施工難度較大，工程費用相對較高。

2.4 橋梁上、下部均連接

該方法的優(yōu)點是新橋與老橋形成整體受力，整體性較好，能夠提高行車舒適性。缺點是由于上下部均采用剛性連接，導致連接處附加內(nèi)力大，容易產(chǎn)生裂縫。該方法適用于地質(zhì)條件比較好的路段[5]。

拼寬設計需遵循易于拼接、有利質(zhì)量的原則，使拼寬橋梁的結構形式與老橋盡可能保持一致。

目前，在道路擴容工程中橋梁拼寬比較常見，一般新橋的橋面寬度比老橋的橋面寬度要窄，大多采用橋梁上部連接，下部獨立的拼寬方式。上部連接可分為弱連接與強連接。弱連接：僅橋面鋪裝或橋面板翼板進行連接；強連接：除橋面板相連外，橫隔板也要對應連接[6]。

3 新老橋連接設計要點

以某工程實例，對橋梁拼寬設計的方法進行闡述與探討。

某既有高速互通，有一座大橋為4×30m+4×30m先簡支后結構連續(xù)T梁，橋墩為雙柱式圓形墩，橋臺為座板式臺，擴大基礎。現(xiàn)對該互通進行改造和利用，需要對此橋左幅后4 跨進行拼寬設計。路線設計外拼橋面寬度為4.25m，漸變至4#橋墩處與老橋橋寬一致?，F(xiàn)提出以下拼寬設計方法：新橋上部采用4×30m 先簡支后結構連續(xù)T梁，與老橋結構形式保持一致；下部結構橋墩采用單柱式墩，橋臺采用柱式臺，樁基礎。新橋按4.25m 等寬拼寬設計，上部2 片T梁，濕接縫寬度為38.5cm。施工時，先拆除老橋外側的防撞護欄，并鑿除老橋T 梁外懸臂12cm，使翼緣板鋼筋外露；新建T 梁架設完畢后，將老橋與新橋的翼緣板用濕接縫相連。新老橋連接方式如圖1 所示。

為了不破壞老橋擴大基礎的地基完整性，新橋橋臺采用樁基礎。

拼寬施工需注意以下幾點：

其一，施工前應按橋梁檢測報告對老橋的缺陷進行處治[7-8]。老橋常見的病害主要有裂縫、漏筋、表層缺陷等，設計中采用裂縫封閉、裂縫灌膠、環(huán)氧砂漿修補、添加阻銹劑、界面劑等方式進行局部處理，如圖2所示。

圖2 老橋缺陷處治

其二，施工單位應首先對老橋墩臺及墩臺頂橋面外側邊緣進行高程測量。當老橋理論高程與實際測量值一致時，方可進行施工；否則應及時通知設計單位，待設計單位根據(jù)實際測量值修改完善該橋設計后進行施工。

其三，新橋基礎施工時，應采用有效的措施，減少對老橋原基礎的影響。

其四，新舊T 梁連接處（38.5cm 濕接縫）采用聚丙烯纖維混凝土澆筑，以保證連接強度，減少裂縫。

老橋左幅外側防撞護欄采用繩鋸切除，切割為橫向切割，不得豎向切割，以免損傷原外邊梁翼緣板。鑿除老橋左幅外側12cm 寬的翼緣板（不得采用切割的方法），并選用合理的鑿除工藝，制訂合理的鑿除方案。在鑿除過程中，不得對保留部分的混凝土造成二次損壞，同時保留老橋翼緣板的橫向鋼筋。

在對老橋邊護欄鑿除以及新建拼寬橋的過程中，可對原高速半幅進行交通封閉，待新老橋梁連接牢固且達到強度要求后，方可陸續(xù)開放交通[9]。

根據(jù)公路橋梁拼寬工程經(jīng)驗，新老橋之間的橫向連接目前多采用化學植筋或化學錨栓方式。采用化學植筋時，新老橋的鋼筋焊接對植筋膠的錨固力影響比較大，且普通植筋膠無法滿足焊接要求，此時須采用特制植筋膠，以保證鋼筋焊接后的錨固力基本滿足要求。新老橋之間的橫向連接也可以采用自攻型錨定螺栓，這種方法的原理是先通過機械設備在混凝土相應部位鉆出配套的螺紋孔，然后將錨定螺栓直接攻入孔內(nèi)，錨栓的切削齒自行切入混凝土，并與混凝土形成機械咬合，從而將荷載傳遞至混凝土中。這種方法形成的橋梁橫向連接的受力性較好，后期運營出現(xiàn)病害的概率較低。

4 結語

橋梁改擴建設計是整個公路橋梁改擴建工程中的一個重要環(huán)節(jié)，其中新老橋之間的連接質(zhì)量直接影響后期的運營使用效果。因此，在橋梁拼寬設計過程中，要特別注意連接部位的定位準確，以保證施工質(zhì)量，減少后期可能出現(xiàn)的各種病害。前文以工程實例，分析了橋梁拼寬設計的一種方法，以期為類似的工程設計提供一定的參考。