新標準下普通公路單幅標準跨徑橋梁改擴建總體設計方案探討

胡鐵山　何博文

(1.湖北省交通規劃設計院　武漢　430051；　2.中交第二公路勘察設計研究院有限公司　武漢　430056)

新標準下普通公路單幅標準跨徑橋梁改擴建總體設計方案探討

胡鐵山1何博文2

(1.湖北省交通規劃設計院武漢430051；2.中交第二公路勘察設計研究院有限公司武漢430056)

摘要隨著經濟建設和路橋事業的發展，我國公路基礎建設重點向普通公路改擴建轉移；加上新標準的實施，使得橋梁改擴建成為普通公路改擴建的重點及難點。文中總結了新標準對橋梁改擴建的新要求，確定了橋梁改擴建的原則，通過具體工程實例探討了橋梁主體結構和橋面鋪裝的改擴建方案。

關鍵詞新標準普通公路橋梁工程橋梁拓寬橋面鋪裝

近年來，我國公路基礎設施建設迅速發展，公路營運里程大大提高，截至2011年底，全國公路總里程達到410.6萬km，其中國家高速公路6.4萬km，普通國道10.6萬km。未來規劃國家高速公路11.8萬km，其中已建成7.1萬km，在建約2.2萬km，待建約2.5萬km，分別占60%、19%和21%；未來規劃普通國道26.5萬km，其中利用原國道10.4萬km、原省道12.4萬km、原縣鄉道2.9萬km，合計占規劃里程的97%，其余3%約0.8萬km需要新建；達到二級及以上技術標準的普通國道路線約占60%，按照未來基本達到二級及以上標準測算，共約10萬km需要升級改造[1]。從長期來看，我國高等級公路建設將逐步放緩，國家將進一步將投資重點轉移到普通國省干線的改造上，加大國省道改造力度，提升技術等級，重點提高國省道二級及以上公路比例，加快實施縣通二級公路建設，更好地在國民經濟增長和人民生活水平提高方面發揮重要的作用。

在普通公路的改擴建過程中，橋梁的改擴建是公路升級的瓶頸工程，并且多為單幅標準跨徑橋梁。對于老橋，如果拆除重建，不僅會嚴重影響現狀交通，而且還有造價高、工期長等弊端。因此，如老橋經過升級改造后能滿足當前規范及荷載要求，可以對老橋進行改擴建。

本文以普通公路橋梁改擴建作為工程背景，對新標準下普通公路單幅標準跨徑橋梁主體結構與橋面鋪裝改擴建方案進行探討。

1　新標準對橋梁改擴建的規定

2014版《公路工程技術標準》(以下稱為《新標準》)于2015年1月1日起施行，其在2003版《公路工程技術標準》基礎上，做了相應的修改調整，且對普通公路標準跨徑橋梁改擴建有了新的要求，主要包括以下方面[2-3]。

(1) 荷載等級。將原規范中二級公路的荷載等級由公路-II級調整為公路-I級，其他不變。

(2) 荷載標準。將原規范中當橋涵計算跨徑小于或等于5m時公路-I級車道荷載中的集中荷載Pk由180kN調整為270kN，其他不變。

(3) 橫向車道布載系數。增加橫向布載車道數為1條時的橫向車道布載系數，為1.2。

(4) 設計原則。安全、耐久、適用、環保、經濟和美觀，增加了耐久原則，強調全壽命設計。

(5) 橋涵改擴建規定：

①新建橋涵(含拼接新建部分)應滿足現行設計標準的要求。

②對直接利用的原有橋涵，應進行檢測評估并滿足原設計荷載標準要求，二、三、四級公路提高等級時其極限承載能力應滿足或采用加固措施后滿足現行標準規范的要求。

③拼接加寬利用的原有橋涵，應進行檢測評估并滿足原設計荷載標準要求，且其極限承載能力應滿足或采取加固措施后滿足現行標準的要求。

④整體拼接橋梁的橋下凈空，不應小于原設計標準。

⑤對直接利用或拼接加寬的橋涵應提出有針對性的運營管理和維護措施。

2　橋梁改擴建設計原則

橋梁改擴建包括主體和橋面鋪裝，主體結構改擴建方案參照以下原則確定[4]。

(1) 按照新標準要求對老橋進行全面檢測評估，需滿足原設計荷載標準要求，且其極限承載能力應滿足或采取加固措施后滿足現行標準的要求，方能拼接拓寬。

(2) 拼接部分上部結構一般采用同跨徑，同截面類型結構在老橋單側或雙側加寬拼接，并保持新老結構在平、縱、橫上順適拼接。

(3) 拼接部分下部結構根據實際情況采用，可優先采用與老橋同類型下部結構，拼接部分墩臺盡量保持和老橋墩臺在同一個橫斷面上，樁中距滿足規范要求。

(4) 主體結構一般采用上部結構相聯，下部結構分離的方式拼接拓寬。

橋面鋪裝改造方案參照以下原則確定：

(1) 新老橋采用相同類型橋面鋪裝，橋面連續，平整，確保橋面行車舒適度、美觀等要求。

(2) 根據老橋實際情況，設置連續橋面防水層，合適的橋面橫坡等排水設施，確保橋面排水通暢。

(3) 在保證橋面鋪裝強度、剛度及全壽命周期的前提下，盡量減小橋面鋪裝增加的二期恒載。

(4) 在不良地基橋段，為了適應新老橋不均勻沉降、穩定周期長等特點，橋面鋪裝可以遵循“一次設計，分期修建”的方案。即在沉降周期內(3～5年)根據新老橋不均勻沉降量的需要加鋪橋面鋪裝，確保橋面系的平整度。

3　工程背景

某橋為單幅橋，按照老規范標準修建，跨徑組合為17×20m，橋長346m，上部構造采用1.25m寬、20m長的標準空心板；下部構造橋墩采用柱式墩，橋臺采用柱式臺，墩臺基礎采用樁基礎。設計荷載等級為公路-I級，橋面總寬19m，采用5.5cm瀝青混凝土+10cmC50混凝土橋面鋪裝，雙向2%橫坡，目前該橋已竣工。根據項目需要，該橋需改擴建為橋寬為23m，10cm瀝青混凝土+10cmC50混凝土橋面鋪裝，已進行檢測評估并滿足原設計荷載標準要求，且其極限承載能力滿足現行標準的要求。

4　橋梁主體結構改擴建

橋梁改擴建應該首先考慮主體結構的拼接方案，主體結構的拼接方案不僅需要考慮新老橋主體結構形式，拼接方式，還要考慮新老橋之間的連接方式；另外，由于老橋的沉降，新橋的施工誤差以及相關不確定因素，在施工建設期間需根據實際情況作出相應調整。因此，橋梁改擴建中涉及到的主體結構的改擴建設計涉及的因素多，難度大，是改擴建中的重點和難點。基于以上原則，對本項目主體結構拓寬方案進行具體分析。

(1) 進行檢測評估并滿足原設計荷載標準要求，且其極限承載能力滿足現行標準的要求，荷載等級仍為公路-I級，未升級，可以進行拼接拓寬。

(2) 拼接部分上部結構采用與老橋同類型、同跨徑的7×20m空心板。

(3) 考慮到本次僅擴寬4m，如采用雙邊拓寬，每邊只有2m，降低了結構的穩定性，增加了下部結構的造價，而且新老橋的下部結構樁中距僅為3m，不能滿足規范要求，鑒于此，本次采用單邊拓寬，見圖1。

圖1　主體結構拼接形式(單位：cm)

(4) 新老橋主體結構上部結構連接，下部結構不連接，這樣可以增強上部結構的整體性，又可使下部結構各自受力，減小不均勻沉降引起的次內力，避免了橋面縱向裂縫的產生[5]。

5　橋面鋪裝改擴建

橋面鋪裝改造不僅要考慮其類型、整齊性、舒適性及二期恒載增加量，還要考慮橋面排水；另外，后期由于新老橋之間的不均勻沉降也會引起橋面鋪裝的錯位，這些都是橋面鋪裝改造應該考慮的因素，基于以上原則，對本項目橋面鋪裝做了3個比選方案：

(1) 方案一。如圖2所示，在橫幅布置上，將該橋梁設計中心線向右移2.0m，與本項目路線順接。在橋面上，調整橋面鋪裝層厚度，即將橋面改建成雙向(等寬)2%橫坡(橋面排水效果較好)，改建后橋梁左側橋面鋪裝為10cm瀝青混凝土+10cmC50 混凝土，橋梁右側橋面鋪裝為10cm瀝青混凝土+18cmC50混凝土，橋面與路面順接，行車舒適性及安全性較好。該方案作了橋面鋪裝層的調整，右側加鋪8cm混凝土，由橋面鋪裝引起的二期恒載約126.440kN/m。

圖2　橋面鋪裝改建方案一橫斷面示意圖(單位：cm)

(2) 方案二。如圖3所示，在橫幅布置上，利用原橋梁設計中心線，在橋頭通過設置漸變段與本項目路基中心線連接，行車舒適性及安全性一般。在橋面上，利用原橋面橫坡，將橋面改建成雙向(不等寬：左側9.5m，右側13.5m)2%橫坡(橋面排水效果一般)，改建之后橋梁橋面鋪裝為10cm瀝青混凝土+10cmC50混凝土。由橋面鋪裝層引起的二期恒載約103.400kN/m，該方案橋面與路面順接不暢，橋面右側承水面積較大，不利于雨季排水，同時，行車道變化會導致一定行車安全隱患。

圖3　橋面鋪裝改建方案二橫斷面示意圖(單位：cm)

(3) 方案三。如圖4所示，在橫幅布置上，將該橋梁設計中心線向右移2m，與本項目路線順接，行車舒適性及安全性較好。在橋面上，調整橋梁支座墊石的厚度將橋面改建成雙向(等寬)2%橫坡(橋面排水效果較好)，改建之后橋梁橋面鋪裝為10cm瀝青混凝土+10cmC50混凝土。改建之后橋面與路面順接，由橋面鋪裝層引起的二期恒載約103.400kN/m，該方案施工工藝復雜，改建費用較高。

將以上3種方案進行對比，對比結果見表1。

圖4　橋面鋪裝改建方案三橫斷面示意圖(單位：cm)

方案造價/萬元二期恒載/(kN·m-1)行車舒適性行車安全性橋面排水效果施工工藝改建后承載能力推薦一563.92126.440好好好簡易滿足規范要求二549.19103.400一般一般一般簡易滿足規范要求方案一三683.34103.400好好好復雜滿足規范要求

綜合以上3種方案，從改建成本、二期恒載、行車舒適性、行車安全性、橋面排水、施工工藝等角度出發，推薦方案一對橋面鋪裝進行改擴建。

6　結語

(1) 隨著我國公路基礎建設的發展，建設重點將進一步向普通公路改擴建傾斜，其中橋梁改擴建為瓶頸工程，是改擴建的重點和難點。

(2) 隨著新標準的頒布實施，對橋梁改擴建有了新的要求，工程建設者應面向未來，更新知識，靈活運用新標準。

(3) 橋梁改擴建包括主體結構和橋面鋪裝2部分，本文確定了改擴建的原則，在具體工程實例的基礎上，重點探討了主體結構的拼接方案，橋面鋪裝的改建形式，希望對類似的項目有所幫助。

參考文獻

[1]交通運輸部.國家公路網規劃(2013-2030年)[S].北京：交通運輸部，2014.

[2]JTGB01-2003，公路工程技術標準[S].北京：人民交通出版社，2014.

[3]JTGB01-2014，公路工程技術標準[S].北京：人民交通出版社，2014.

[4]張世平,甘磊,陽先全.剛性路面高速公路橋梁改擴建總體設計方案探討[J].中外公路,2009，29(3)：1-3.

[5]鞠金熒.滬寧高速公路(江蘇段)擴建工程橋梁拼接設計構思[J].中外公路,2006,26(6):101-105.

收稿日期：2015-04-23

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.04.008