舊橋拓寬加固設計方法研究

趙紅艷

（唐山市交通勘察設計院有限公司 唐山 063000）

隨著我國國民經濟的飛速發展，全國公路運輸事業迅猛發展，對道路的等級要求也越來越高，但許多舊橋設計荷載較低，大多數橋面寬度過小，無法滿足目前交通量的需求，而重建橋梁不僅費用高，而且要采用中斷交通的形式，給出行帶來很大的不便，造成嚴重的社會經濟損失。因此迫切需要對其進行改造，橋梁加寬則成為舊橋改造常用的方法。

1 拓寬橋梁使用性能評價及拓寬加固的形式

1.1 橋梁拓寬的性能評價

舊橋在運營多年以后，由于車輛荷載和環境因素對其影響很大，在拓寬之前需要對舊橋外觀、強度、剛度、穩定性、耐久性進行評價，在能夠滿足使用性能的前提下才可以拓寬，若不能滿足繼續使用性能，則需要對舊橋加固處理后拓寬。原有橋梁使用性能的評價一般包括橋梁外觀檢測和橋梁荷載試驗2個方面。

（1）橋梁外觀檢測。為了客觀地評價橋梁的技術狀況，全面了解橋梁的使用性能，必須對橋梁技術狀況及其缺陷進行全面而細致的現場檢查，并及時維修養護，使其處于完好的技術狀態，保證或延長橋梁的使用年限。橋梁的現場檢查包括外觀、材料的性能、橋梁的運營狀態等方面，特別是橋梁存在的缺陷和病害應進行長期現場觀測。

（2）橋梁荷載試驗。橋梁荷載試驗包括橋梁靜荷載試驗和動荷載試驗。

1.2 橋梁拓寬加固的選取原則及幾種形式［1］1.2.1 舊橋加固方法的選取原則

（1）經濟適用性。加固方案應考慮耗費少、功效快、不中斷交通、技術上可行、有較好耐久性等方面的要求。

（2）安全美觀性。補強加固是通過加大或修復橋梁構件來提高局部或整座橋梁承載能力的措施。

1.2.2 橋梁拓寬加固的幾種形式

（1）新舊橋梁上下部連接結構均不連接。

（2）新舊橋梁上下部結構均連接。

（3）新舊橋梁的上部連接，而下部分離。

2 工程概況

沙河大橋跨徑25 m，舊橋橫向由4片后張法部分預應力混凝土小箱梁組成，橋寬10.65 m，拓寬方式采用單邊拓寬，并且采用與原橋相同的結構形式，拓寬后全橋21.25 m，全橋基本構造見圖1、圖2。

圖1 舊橋橫斷面布置（單位：c m）

圖2 加寬后全橋橫斷面布置（單位：c m）

3 車輛荷載

（1）舊橋按《公路橋涵設計通用規范》JTJ021－85規范設計，新橋按《公路橋涵設計通用規范》JTGD60－2004規范設計，根據“老橋老標準，新橋新標準”的原則，拓寬前老橋作用荷載時，荷載采用汽車-20級，2車道布置。拓寬后全橋作用荷載時，荷載采用公路I級，4車道布置。

（2）對加寬前后各主梁荷載橫向分布系數進行計算。本項工程采用剛接梁法施工，選用剛接梁法來計算加寬前后全橋各主梁的荷載橫向分布系數，見表1。

表1 橫向分布系數計算參數表

通過加寬前舊橋各主梁位置影響計算和新舊橋鉸接時各主梁位置橫向線計算及新舊橋剛接時各主梁位置影響線計算，得出結果見表2。

表2 全橋各主梁荷載橫向分布系數計算結果

由計算結果可知，拓寬后橋梁各主梁的汽車荷載橫向分布系數均變小，人群荷載橫向分布系數均變小，這說明對橋梁進行擴建加寬能夠增加橋梁承載力。拓寬后，各主梁的汽車荷載橫向分布系數從新舊橋連接縫處向外緣逐漸減小，這說明連接縫處的梁體受荷載最不利。

4 拓寬橋梁混凝土的收縮徐變

（1）橋梁拓寬后，舊橋的混凝土收縮徐變基本結束，其混凝土收縮徐變剛剛開始，其混凝土收縮徐變會在新舊橋及其連接面上產生附加內力，由此可能使新舊主梁的連接處產生裂縫，甚至使現有主梁產生破壞，從而影響加寬后橋梁的安全性。因此，在橋梁拓寬設計時，需要計算分析混凝土的收縮徐變對新舊橋梁的影響［2］。

（2）混凝土收縮徐變作用下新舊橋主梁的內力計算對比分析。因舊橋拓寬后，新橋混凝土收縮徐變受到舊橋約束，使得舊橋拼接縫處的邊梁受力最為不利，即模型中的1號梁。現以舊橋1號梁為研究對象，計算分析新舊橋拼接后10，30，90，270，360 d時，1號梁體在新建橋梁混凝土收縮徐變作用下所產生的內力的變化規律。見圖3～圖6。

圖3 1號梁橋徐變剪力圖對比

圖4 1號梁橋收縮剪力圖對比

圖5 1號梁橋徐變彎矩圖對比

圖6 1號梁橋收縮彎距圖對比

由圖3～圖6可知，隨著時間的增長，收縮徐變所產生的內力值呈上升趨勢。其中，剪力值在梁的兩端變化幅度較大，中間梁段剪力變化幅度較小，彎矩值在梁的跨中截面變化幅度較大，兩端截面變化幅度較小。內力值在30～180 d期間變化速度最大（其中徐變附加剪力值在90 d內變化速度較快，）隨著時間的增長速度變緩，內力值趨于平穩。

由上分析可知，橋梁拓寬后，為減少收縮徐變效應對梁體的影響，新橋可在建立90 d后與舊橋形成整體。

5 舊橋加寬加固施工順序及注意事項

（1）拆除原防撞護欄及瀝青混凝土鋪裝層，鑿除新舊橋橫向連接處舊橋邊梁懸臂的部分橋面板及舊橋連續段處的橋面板，鑿毛其余部分橋面板頂面。施工時注意采用合理的手段，以避免影響舊橋梁板及下部結構的穩定性。鑿除連續段橋面板時還需注意保留原橋面板內的部分鋼筋，以便新舊結構的連接［3］。

（2）舊橋連續端處I型梁肋用鋼板連接，施工時須先在梁肋的對應孔位處穿孔，穿孔時注意切勿破環預應力鋼束及錨具，鉆孔過程中一旦發現異物應立即停止，查明后再繼續或移動孔位。梁肋穿孔后在其對應孔位處給鋼板成孔，螺栓試裝鋼板后卸下，再在鋼板及梁肋表面涂AB組分膠將鋼板粘結就位，穿入螺栓，螺栓孔內灌膠，最后用螺母緊固。

（3）舊橋連續端端橫隔梁處按設計要求進行鉆孔，用較粗鋼筋穿入橫隔梁兩側墊鋼板后再用螺栓錨固，然后依次綁扎固緊，澆注混凝土，最后用環氧砂漿封錨。

（4）伸縮端須局部加厚橋面板，從而滿足更換伸縮縫的需要。施工時先鑿除伸縮端橋面板至端橫梁，注意保留原橋面板的鋼筋，然后在橫隔梁內植入加厚部分橋面板鋼筋，最后重新澆注混凝土。

新加寬橋梁與舊橋間留1 c m沉降縫，縫間填1 c m軟木條或者橡膠木條后用低模量高位移硅酮密封膠填縫，瀝青混凝土橋面鋪裝整體澆筑，并設切縫。加寬橋臺蓋梁與舊橋蓋梁間留1 c m沉降縫，施工放樣，如舊橋橋臺蓋梁影響新橋橋臺蓋梁就位時，應將舊橋臺蓋梁鑿除部分混凝土，并修補嚴整，使其2橋臺蓋梁間形成1 c m縫隙。

6 結論

（1）計算結果表明，舊橋拓寬后各主梁的汽車荷載和人群荷載橫向分布系數較拓寬前均變小，這說明對橋梁進行擴建加寬能夠增加橋梁的承載力，靠近拼接縫處的梁體內力分配最不利。

（2）根據計算結果，混凝土徐變作用下靠近拼接縫處的舊梁產生的附加內力值最大，橋梁拓寬后，為減少收縮徐變效應對梁體的影響，宜在新橋建立并擱置90 d后再將其與舊橋連接形成整體，在收縮徐變綜合作用下，新橋外側梁體的下撓度變形最大。

［1］ 張小劍.大廣高速公路黃石至通山段總體設計［J］.交通科技，2009（3）：100-102.

［2］ 孟廣文.關于公路舊橋拓寬設計問題的思考［J］.公路交通技術，2004（6）：72-75.

［3］ 關土華.市政橋梁整體加寬中的新舊橋協調問題淺析［J］.科技資訊，2008（16）：86.