既有橋梁拓寬上部結(jié)構(gòu)接縫處理方法分析研究

賀鐵飛 ，孫鐵鋼

（1.廣州市海珠區(qū)建設(shè)和園林綠化局，廣東廣州510000；2.廣州市海珠區(qū)市政設(shè)施維護(hù)管理中心，廣東廣州510000；

3.廣州市海珠區(qū)市政工程項(xiàng)目建設(shè)中心，廣東 廣州 510000）

1 橋梁拓寬上部結(jié)構(gòu)各種連接方式的優(yōu)缺點(diǎn)

隨著交通量的不斷增長(zhǎng)，很多早期建設(shè)的各級(jí)公路已無(wú)法滿足運(yùn)營(yíng)要求，公路拓寬成為一種有效緩解交通壓力的方式，而在公路拓寬中橋梁的拓寬是一個(gè)難點(diǎn)。目前在橋梁橫向拓寬連接中對(duì)上部構(gòu)造的處理方法有4種：（1）不連接；（2）柔性連接；（3）半剛性連接；（4）剛接。

若上部結(jié)構(gòu)不連接而直接做橋面鋪裝，很容易使橋面鋪裝開(kāi)裂，影響行車舒適性和橋面外觀，增加后期的養(yǎng)護(hù)維修工作。

上部結(jié)構(gòu)柔性連接，此種連接是新舊橋主梁之間的一種弱連接方式，該連接方式削弱了新舊橋的連接剛度，后期運(yùn)營(yíng)中的收縮、徐變和基礎(chǔ)沉降差，以及行車引起的撓度差均以差異變形的方式在鉸接構(gòu)造處釋放。這種構(gòu)造適合柔性路面，如果采用混凝土鋪裝層，這種結(jié)構(gòu)并不能起到鉸的作用，不宜采用，而且鉸接方式不能保證后期運(yùn)營(yíng)中結(jié)構(gòu)的使用性能，容易造成連接鉸處填塞的木條、橡膠脫落，割縫對(duì)應(yīng)處橋面破損，行車條件惡化，加大后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。

上部結(jié)構(gòu)半剛性連接，此種連接僅削弱了翼緣下部，不僅能傳遞剪力，還能夠傳遞部分彎矩，既能較好地解決收縮、徐變和基礎(chǔ)不均勻沉降引起的開(kāi)裂，同時(shí)具有相當(dāng)?shù)膭偠?，確保運(yùn)營(yíng)中接縫位置不出現(xiàn)撓度差，橋面平順，行車安全。

上部結(jié)構(gòu)剛性連接，若采用此種方式連接，則新橋?qū)εf橋的內(nèi)力狀態(tài)影響較大，某些關(guān)鍵截面可能處于不利的受力狀態(tài)。相比于鉸接和半剛性連接，新舊橋采用剛性連接是最理想的方案，既避免了設(shè)置縱向伸縮縫的昂貴造價(jià)和設(shè)置柔性或半剛性連接的復(fù)雜構(gòu)造，又可以確保橋面平順、行車安全。但是，新舊橋剛性連接技術(shù)難度最大，混凝土收縮徐變、橋墩沉降，以及行車帶來(lái)的新舊橋變形差都會(huì)轉(zhuǎn)化為內(nèi)力，對(duì)結(jié)構(gòu)的局部受力和整體受力形成較大的影響，隨著跨徑的增大，這種影響變得更加顯著。

2 工程實(shí)例

佛山市南海某跨鐵路大橋舊橋全長(zhǎng)262.8 m，整幅寬22.5 m，分南半幅橋和北半幅橋，兩座橋各寬 11.25 m。橋梁左、右幅跨徑組合為：（9×16）m（T梁）+（16+6.8）m（空心板）+（6×16）m（T梁）。其中 T梁為16 m跨的簡(jiǎn)支普通鋼筋T梁，梁高1.1 m，梁寬1.6 m，各片梁之間采用鉸連接；下部結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑為D120 cm，墩柱為D100 cm。新擴(kuò)建橋在舊橋兩側(cè)各加寬11.5 m。如圖1所示。

2.1 橋梁拓寬總體處理原則

舊橋維持原設(shè)計(jì)荷載，汽車-20級(jí)、掛車-100。舊橋于1992年建成通車，隨著沿線村鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以及城市化進(jìn)程的加快，該區(qū)域交通量越來(lái)越大，橋梁主梁和橋面系均有不同程度的損壞。為了改善橋梁的受力狀況、確保結(jié)構(gòu)安全和提高車輛的行駛安全、舒適性，確保沿線交通暢順，必須對(duì)現(xiàn)有的舊橋進(jìn)行加固。

擴(kuò)建橋梁設(shè)計(jì)荷載為公路-I級(jí)，為了在外觀和結(jié)構(gòu)整體受力上與舊橋協(xié)調(diào)、匹配，擴(kuò)建橋采用與舊橋相同的結(jié)構(gòu)形式。擴(kuò)建橋按新規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中16 m簡(jiǎn)支T梁，梁高1.3 m，梁距1.95 m，T梁之間通過(guò)濕接縫連接，靠近舊橋側(cè)的T梁設(shè)置外側(cè)連接橫隔板，并在橫隔板端部預(yù)埋連接鋼板，以方便新橋與舊橋的連接，下部結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑為D120 cm，墩柱為D100 cm。采用上部連接、下部不連接的連接方式。舊橋各片梁之間采用鉸連接，拓寬后改造舊橋T梁之間為濕接縫連接，如圖2所示。

圖1 既有橋與擴(kuò)建橋的斷面關(guān)系圖（單位:cm）

圖2 梁濕接縫改造及擴(kuò)建連接方式圖（單位：cm）

2.2 拼接時(shí)機(jī)的選擇及施工要點(diǎn)

在施工時(shí)應(yīng)采取必要的技術(shù)措施（接縫材料與施工工藝）保證接縫施工質(zhì)量，比如采用低收縮低徐變混凝土材料等。因?yàn)樾屡f混凝土收縮徐變的差異，以及沉降差會(huì)產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力，所以在新梁完成后即刻進(jìn)行新舊橋的拼接，顯然是不合適的?；炷恋氖湛s徐變?cè)诔跗谠鲩L(zhǎng)較快，6個(gè)月時(shí)能完成大部分，隨后會(huì)緩慢增長(zhǎng)，3 a后趨于穩(wěn)定。而在新橋建成三個(gè)月內(nèi)，新橋能完成大部分沉降。文獻(xiàn)[1]計(jì)算分析表明，新橋完成后6個(gè)月再拼接，新舊橋梁內(nèi)力的變化相當(dāng)于新橋完成馬上拼接的60%。所以，為了盡可能減小收縮徐變差和沉降差對(duì)新舊橋受力的不利影響，拼接接縫連接要選擇在新橋完成后的3～6個(gè)月，在工程允許的情況下，盡可能選擇在6個(gè)月以后進(jìn)行新舊橋梁的連接。該工程實(shí)例舊橋投入使用十多年，沉降基本完成，新橋剛通車不到1 a，選擇這個(gè)時(shí)機(jī)進(jìn)行拼接對(duì)控制新舊橋的沉降差比較有利。

鑿除舊橋部分翼緣板端部混凝土，保留鋼筋，變翼緣板的鉸接為濕接縫連接。人工拆除舊橋T梁翼緣端部20 cm左右（保留鋼筋），焊接各片T梁間的鋼筋，現(xiàn)澆濕接縫混凝土（見(jiàn)圖2）。同時(shí)在舊橋上錨固角鋼，通過(guò)角鋼與預(yù)埋在新橋T梁橫隔板上的鋼板進(jìn)行連接，同時(shí)對(duì)舊橋T梁橫隔板的連接鋼板進(jìn)行補(bǔ)焊和重新抹砂漿，如圖3、圖4所示。對(duì)舊橋橫隔板進(jìn)行全橋檢查，對(duì)破損橫隔板及橫隔板接頭進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)、重新焊接等加固處理，擴(kuò)寬橋與舊橋之間連接橫隔板，近期采臨時(shí)鉸接、遠(yuǎn)期剛接處理。新舊橋之間的橋面鋪裝采用橋面連續(xù)的方案，先鑿除舊橋的混凝土鋪裝，采用植筋技術(shù)在T梁頂面植入連接鋼筋，鋪設(shè)整體化層鋼筋網(wǎng)，然后澆筑鋼纖維混凝土。通過(guò)以上處理方式，該橋現(xiàn)在運(yùn)行良好。

圖3 既有橋、擴(kuò)建橋橫連接圖（括號(hào)內(nèi)數(shù)值適用于端橫格）（單位：cm）

圖4 既有橋、擴(kuò)建橋橫隔連接平面示意圖

3 結(jié)論與展望

新舊橋梁的連接不同于新建橋梁，有許多需要考慮的特殊問(wèn)題：如何選擇合理的連接接縫構(gòu)造；拓寬橋梁力學(xué)特性，包括橋梁拓寬后對(duì)舊橋受力特性的影響，新橋和舊橋不均勻沉降以及收縮徐變差對(duì)新舊橋和接縫整體和局部受力特性的影響；新橋和舊橋不同規(guī)范荷載等級(jí)對(duì)橋梁拼寬構(gòu)造和受力特性的影響；橋梁拓寬拼接施工的問(wèn)題，包括混凝土材料的選擇、沉降控制和連接時(shí)機(jī)選擇等。本文通過(guò)實(shí)例分析可得出如下結(jié)論：

（1）橋梁拓寬前需對(duì)舊橋進(jìn)行荷載試驗(yàn)，判斷該橋的受力性能，必要時(shí)需對(duì)舊橋進(jìn)行加固或改造。

（2）擴(kuò)建橋設(shè)計(jì)荷載就高不就低。

（3）為了減小收縮徐變和沉降對(duì)新舊橋受力的不利影響，拼接接縫連接要選擇在新橋完成后的3～6個(gè)月，在工程允許的情況下，盡可能選擇在6個(gè)月以后進(jìn)行新舊橋梁的連接，該工程實(shí)例即取得了良好的效果。

（4）新舊橋之間的橋面鋪裝采用橋面連續(xù)的方案，即先鑿除舊橋的混凝土鋪裝，采用植筋技術(shù)在T梁頂面植入連接鋼筋，鋪設(shè)整體化層鋼筋網(wǎng)，然后澆筑鋼纖維混凝土，對(duì)全橋受力比較有利。

[1]袁磊.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋拓寬拼接的可行性及相關(guān)因素研究[D].北京:鐵道科學(xué)研究院,2007.

[2]廣佛高速公路大修工程建設(shè)籌備處.廣佛高速公路大修工程建設(shè)管理與技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2005.

[3]袁廣勤,曲向進(jìn),劉長(zhǎng)輝，等.沈大高速公路改擴(kuò)建工程創(chuàng)一流實(shí)施綱要[M]北京:人民交通出版社，2005.

[4]JTJ021-85，公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].

[5]GB 50367-2006，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[6]JTJ023-85，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[7]JTG D60-2004，公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].

[8]JTGD62-2004，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].