斜交橋二次加寬設計探討

曹衛(wèi)軍，陳 松，王敏鑒

(中鐵二局集團勘測設計院有限責任公司，四川成都610031)

某一級公路是成都市崇州市區(qū)前往崇州重災區(qū)的運輸干道，災后重建，大量人員、物資、設備的運輸必將進一步加劇道路的病害。因此它的恢復重建就有著特別重要的意義。

本文結合該公路災后恢復重建工程中的橋梁加寬設計經驗，對一座斜交石拱橋的二次加寬提出拼接方案，結合工程實際情況進行了綜合比選，確定了合理、經濟、美觀的加寬方案，對以后其它公路橋梁的加寬拼接設計有一定的參考價值。

1 工程概況

四川省崇州市境內某公路跨河橋，位于線路直線上，設計荷載為汽車－20級，檢算荷載采用掛車－100級。原橋為3×16m的上承式石拱橋，斜交角85°。橋梁橫向布置為0.5 m+16.7 m+0.5 m，雙向設2%橫坡，下部結構為明挖擴大基礎，于上世紀80年代竣工投入使用。

隨著我國交通事業(yè)迅速發(fā)展，公路交通運輸量不斷上升，原橋通行能力不夠，成為了該公路運輸線上的“瓶頸”，為了提高橋梁的通行能力，上世紀90年代末進行過一次加寬改造，采用的是兩側拓寬改建法，加寬橋梁為3×16 m預應力混凝土空心板，板長16.4 m，下部采用明挖擴大基礎，按正交拼裝方式進行加寬，由于既有石拱橋有斜交角，形成了現在的“鋸齒狀”橋面。加寬后的橋面橫向布置為0.5 m+22.7 m+0.5 m，見圖1。

圖1 一次加寬后平面(單位:m)

根據區(qū)域資料結合場地鉆探及工程地質測繪，表明橋位場地范圍內無活動斷層、泥石流、滑坡、崩塌等不良地質現象，場地地形平坦，區(qū)域地質穩(wěn)定性良好。

2 舊橋評價

“5·12”汶川大地震對基礎設施產生了不同程度的破壞，給災區(qū)人民的生產生活帶來了諸多不便。為了保證這條公路的正常運營，給重災區(qū)災后重建時大量人員、物資、設備的運輸提供有力保障，委托有相關資質的公司對舊橋進行了一般檢查。檢查結果表明:橋梁技術狀況評定等級為一類，外觀檢查未見破損，橋梁總體質量狀況良好。為了更好地養(yǎng)護既有橋梁，建議清掃伸縮縫內砂土，疏通泄水孔，又對標線磨損、模糊不清的地方進行重新涂刷，使其發(fā)揮引導交通作用，在此橋兩端按汽－20、掛－100標準設置限重標志。

3 二次加寬標準與原則

3.1 加寬設計標準

為了與橋梁既有部分承載力相匹配，橋梁加寬部分設計荷載等級按《公路橋涵設計通用規(guī)范》[1](JTJ 021－89)汽車－20級設計，檢算荷載采用掛車－100級，單向設2%橫坡。

根據現行的1∶400萬《中國地震烈度區(qū)劃圖》，查得本區(qū)段的地震基本烈度為Ⅶ度，設計基本地震加速度值為0.1g。根據《四川省交通廳關于對地震災區(qū)高速公路及國省干線公路恢復重建工程調查、檢測、評估和設計工作安排的補充通知》查得，崇州市的地震基本烈度為Ⅶ度，建議設防參數地震峰值加速度值為0.15g。

3.2 加寬設計原則

公路橋梁設計應符合技術先進、安全可靠、適用耐久、經濟合理的要求，同時還應滿足美觀和環(huán)保的需要，并考慮因地制宜、就地取材、便于施工和養(yǎng)護等因素[2]－[4]。

(1)為了保證該公路的正常運營，提高其通行能力，又能克服災后重建資金短缺的問題，以盡量利用舊路舊橋為原則，進行路線平縱橫設計。

(2)加寬拼接的方式原則上采用上部構造連接，下部構造不連接[5]。

(3)加寬拼接橋梁設計時應結合全線方案設計的總體思路，充分考慮當地社會、人文環(huán)境相協(xié)調，與周圍自然、人文景觀融為一體的設計理念，盡量減少對原有自然環(huán)境、植被的破壞、保護生態(tài)環(huán)境、減少水土流失、尊重當地社會、風俗習慣。

(4)加寬設計時，位置、形式的選擇盡量與周圍地形相適應。其孔跨、孔徑要根據河流的形態(tài)、設計流量、施工技術及后期養(yǎng)護條件等因素確定，以免破壞原有河道。還應避免水流對岸坡的沖刷，必要時設置實體防護，以利于水土保持。

(5)重視環(huán)境保護和景觀建設，在考慮工程造價、社會效益的同時，應重視生態(tài)保護，堅持“環(huán)境優(yōu)先”、“少傷多保”的原則，使工程建設與自然環(huán)境和諧統(tǒng)一。

4 橋梁二次加寬設計

為了與原有線路兩側對稱加寬的方案相適應，二次加寬采用了兩側拓寬的改建方案。拓寬形式采用拆除原混凝土護欄，兩側加寬設相對獨立的輔助車道來拓寬舊橋橋面。加寬后橋面寬38.5 m，橫向布置為:0.5 m護欄+4.0 m輔道+2.5 m分隔帶+3×3.75 m行車道+2 m中央分隔帶+3×3.75 m行車道+2.5 m分隔帶+4.0 m輔道+0.5 m護欄，左右幅均設2%橫坡。橋面鋪裝為:7 cm厚瀝青混凝土鋪裝+防水層+10 cm厚C40混凝土鋪裝現澆層。施工方式為現澆滿堂支架施工，加寬部分和既有橋之間通過無縫式伸縮縫連接，見圖2。

圖2 二次加寬后平面(單位:m)

4.1 上部結構加寬設計

由于原三跨石拱橋為斜交橋，第一次加寬采用了正交加寬，加寬后形成了“鋸齒狀”橋面，給二次改造加寬帶來很大困難。也對橋梁的美觀產生了負面影響。“鋸齒狀”部分加重了橋梁自重，對拓寬道路也沒有發(fā)揮作用，經濟上亦造成了很大的浪費。

根據線路平面線形，本次加寬亦采用兩側加寬進行改造，加寬后橋面寬度為38.5 m，橋梁全長53.68 m。為了消除第一次加寬留下的外觀缺陷，本次加寬上部6片梁體平面形狀均為梯形，采用3×16.44 m預應力混凝土現澆變寬異形空心板梁，按A類部分預應力混凝土構件設計。其中梁高0.9 m，跨中頂底板厚度0.15 m，腹板厚度0.25 m。

為避免橋梁新老基礎不均勻沉降引起橋梁連接處開裂，并考慮到盡可能減小對既有橋面的影響，降低施工難度，行車舒適性以及方便后期維護等因素，本次加寬在新老橋面交界處沿“鋸齒”方向設置了施工方便，成本低廉，能適應不斷重復的溫度和荷載作用而產生位移的無縫式伸縮縫。伸縮縫安裝時要嚴格保證施工質量。

4.2 下部結構加寬設計

考慮到減小對現有橋梁基礎的影響和減小二次加寬部分基礎沉降，本次加寬拼接橋梁下部結構采用樁柱式橋墩和樁帽式橋臺，基礎均采用鉆孔灌注樁基礎。左右幅每個橋臺基礎均采用直徑1.6 m鉆孔灌注樁基礎;左右幅每個橋墩均采用直徑1.5 m的獨柱墩，基礎均采用直徑1.6 m鉆孔灌注樁基礎。根據地質構造，墩臺樁基礎均按摩擦樁基礎設計。橋位處地震動峰值加速度值為0.15g，橋臺蓋梁上設置了厚度為50 cm的抗震擋塊，在現澆板梁和擋塊間設減震橡膠墊塊。

本次橋墩加寬設計時，對上次加寬橋墩進行了局部鑿除，使二次加寬和一次加寬的橋墩部分共用。這樣即利用了原結構，又簡化了施工程序，縮短了施工工期，降低了工程造價。

5 結束語

在確定橋梁加寬方案之前，一定要進行將來某一時期的交通調查、分析。根據當前實際情況，通過統(tǒng)計、實測與分析判斷，準確把握交通現狀及其變化規(guī)律，為將來的交通需求提供相應的橋梁加寬改造方案。

舊橋加寬設計時一定要根據既有橋梁的實際情況，做到因地制宜，采取合理的加寬方案。在考慮滿足使用要求和結構安全的前提下，還要兼顧經濟和美觀，做到與周圍地形相適應，與人文環(huán)境相協(xié)調。只有這樣才能使加寬改造工程與自然環(huán)境和諧統(tǒng)一。

本橋通過二次加寬改建后，消除了一次加寬遺留下的不足，彌補了一次加寬方案的不合理性，扭轉了一次加寬后橋梁外觀不規(guī)則、不美觀的局面。本次加寬改造節(jié)省了建設資金，創(chuàng)造出巨大的社會效益。同時為今后類似橋梁維修、加固、拓寬，特別是二次拓寬改造提供了一定的參考價值。

[1]JTJ 021－89公路橋涵設計通用規(guī)范[S]

[2]閆嗣倫.關于舊橋加寬設計的探討[J].科技向導，2011(11):257

[3]姚玲森.橋梁工程[M].北京:人民交通出版社，2008

[4]諶潤水，胡釗芳，帥長斌.公路舊橋加固技術與實例[M].北京:人民交通出版社，2001

[5]於文超.舊橋加寬方案設計與比選[J].公路交通技術，2011(1):68－71