橋涵加寬改建工程的設(shè)計分析

張立鑫（甘肅省交通科學(xué)研究院有限公司，甘肅蘭州 730070）

橋涵加寬改建工程的設(shè)計分析

張立鑫
（甘肅省交通科學(xué)研究院有限公司，甘肅蘭州 730070）

隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，城市車流量不斷增多，某原有橋梁已經(jīng)無法滿足現(xiàn)行車流量的需要，需對其采取加寬改建。在未來的時間里，對于舊橋的改造和加寬工作勢在必行。橋梁結(jié)構(gòu)加寬應(yīng)該遵循“同結(jié)構(gòu)，同跨徑，上連下不連”的設(shè)計原則，確保改建工程的質(zhì)量。文章對該橋涵加寬設(shè)計的關(guān)鍵點進行了分析，以供同仁參考。

橋涵 加寬 改建工程 設(shè)計

1 工程概況

某高速公路橋涵構(gòu)筑物較多，其中互通式立交4座，中小橋22座（跨河橋9座，通道橋13座），箱形通道8座，蓋板涵8座，過水箱涵15座，圓管涵56 座，上跨其他高速橋梁7座（含人行天橋1座）。高速公路主線加寬方案，橋涵構(gòu)筑物需相應(yīng)進行加寬改造，加寬寬度主要有4.5m和8.25m兩種（單側(cè)加寬寬度），加寬方式為兩側(cè)對稱加寬。

2 橋涵加寬設(shè)計要點

《公路工程基本建設(shè)項目設(shè)計文件編制辦法》規(guī)定，對改（擴） 建橋梁、涵洞必須對原結(jié)構(gòu)進行檢測及分析計算，以判斷結(jié)構(gòu)狀態(tài)是否滿足新的設(shè)計標準，從而確定對原結(jié)構(gòu)的處理方式，即拆除重建、加固處理后利用或無需處理完全利用。

根據(jù)該高速公路橋涵檢測報告和對現(xiàn)狀橋涵結(jié)構(gòu)的計算分析結(jié)果，先張預(yù)應(yīng)力板梁和普通鋼筋混凝土板梁結(jié)構(gòu)承載能力較低，不滿足新的荷載標準和耐久性要求，對其進行更換。其余結(jié)構(gòu)均利用。

橋梁結(jié)構(gòu)加寬遵循“同結(jié)構(gòu)，同跨徑，上連下不連”的設(shè)計原則，即加寬結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)采用相同的結(jié)構(gòu)形式和跨徑，上部結(jié)構(gòu)剛性連接，下部結(jié)構(gòu)分離。 通過加強構(gòu)造設(shè)計，控制新舊結(jié)構(gòu)連接部位的裂縫寬度，以減少橋面鋪裝表面的反射裂縫。

2.1 板梁加寬設(shè)計

新舊橋范圍先張板梁和普通板梁通過邊板懸臂剛性連接，經(jīng)計算分析確定合理的連接剛度。連接部位寬度L在50-80cm之間，高度H定為20cm。預(yù)制板梁設(shè)置小懸臂，使懸臂接縫處于彎矩較小的位置。在連接部位上方的混凝土鋪裝層內(nèi)增設(shè)加強鋼筋，以分散裂縫、控制裂縫寬度，見圖1。后張預(yù)應(yīng)力板梁現(xiàn)狀邊板外懸臂配筋較少，且板厚較小無法通過植筋增加鋼筋。因此切除邊板外懸臂并植筋，通過后澆帶與新建板梁連接，見圖2。

2.2 預(yù)應(yīng)力混凝土T梁加寬設(shè)計

圖1 先張板梁和普通板梁加寬橫斷面圖（cm）

圖2 后張預(yù)應(yīng)力板梁加寬橫斷面

預(yù)應(yīng)力混凝土T梁的加寬可通過在外邊梁橋面板和對應(yīng)橫隔板位置植筋與新建T 梁的橋面板和橫隔板連接。但原T梁橋面板和橫隔板厚度均較小，分別為15cm和18cm，植筋質(zhì)量難以保證，且容易對原結(jié)構(gòu)造成破壞。因此設(shè)計未采取此種加寬方式。

設(shè)計方案為： 拆除原橋邊梁和濕接縫，更換新的中梁，利用原橋中梁橋面板和橫隔板的鋼筋與新的中梁通過后澆帶連接。在新舊橋連接部位的混凝土鋪裝層內(nèi)沿橋梁縱向增設(shè)加強鋼筋。

2.3 箱體及涵洞的加寬設(shè)計

箱體及涵洞的加寬均采用與原結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)形式在兩側(cè)拼接，新舊結(jié)構(gòu)之間設(shè)置沉降縫，沉降縫間填充嵌縫材料，對新建結(jié)構(gòu)加強地基處理以減小沉降。新舊箱體接縫部位的混凝土鋪裝層內(nèi)設(shè)置加強鋼筋。新舊結(jié)構(gòu)之間也可通過植筋的方式剛性連接，可增強結(jié)構(gòu)整體性，減少新舊結(jié)構(gòu)之間的沉降差。但其連接剛度很大，在不均勻沉降作用下會產(chǎn)生相當大的結(jié)構(gòu)內(nèi)力導(dǎo)致連接部位開裂，影響結(jié)構(gòu)的耐久性。這種連接方式不適用于軟土地區(qū)。對于下穿箱體，新舊箱體之間設(shè)置止水帶，須在原箱體頂、底板及腹板中間開槽以放置止水帶。現(xiàn)狀涵洞部分長度位于路基范圍，部分長度位于邊坡或邊坡以外，路基加寬將增加邊坡或邊坡外涵洞上的荷載從而產(chǎn)生沉降。為避免拆除現(xiàn)狀涵洞及復(fù)雜的地基處理，利用路基處理用PTC樁承擔(dān)增加的填土和汽車荷載。

2.4 下部結(jié)構(gòu)的加寬設(shè)計

現(xiàn)狀橋梁中墩均為明蓋梁接圓柱墩，橋臺有U形橋臺、薄壁橋臺和組合式橋臺（ 加筋土擋墻+邊蓋梁），基礎(chǔ)均為鉆孔灌注樁。新建橋梁下部結(jié)構(gòu)與原橋下部結(jié)構(gòu)分離，以避免過大的連接剛度引起開裂，影響結(jié)構(gòu)耐久性。新建橋梁中墩采用明蓋梁接圓柱墩，橋臺采用U 形橋臺或薄壁橋臺。原組合式橋臺的加筋土擋墻耐久性較差，新建結(jié)構(gòu)不再采用這種結(jié)構(gòu)形式。新建橋梁基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注樁，通過適當增加樁長、控制樁底沉渣厚度等措施減小新舊結(jié)構(gòu)之間的沉降差，互通式立交樁頂反力較大，采用樁底后注漿工藝以控制樁基沉降。

2.5 A互通式立交的加寬設(shè)計

根據(jù)道路加寬方案，A互通式立交向道路中線側(cè)拓寬1m，并對車道重新劃分以增加1 個車道。設(shè)計拆除現(xiàn)狀波形護欄及地袱，在現(xiàn)狀T 梁懸臂和腹板上植入錨栓安裝角鋼形成三角撐。波形護欄地袱用鋼板制作以減輕重量，地袱與角鋼支撐焊接，波形護欄立柱與鋼制地袱焊接。改造后的T 梁主梁及懸臂經(jīng)過驗算滿足規(guī)范要求。

2.6 其他注意事項

改地區(qū)屬于典型的軟土地區(qū)，新舊結(jié)構(gòu)之間必然存在沉降差，施工須采取以下措施以減小其影響： 控制樁底沉渣厚度，要求不大于10cm；新建下部結(jié)構(gòu)需預(yù)壓2個月以上，再對新舊上部結(jié)構(gòu)進行連接。上跨某高速橋梁的橋下凈空均滿足要求，否則需調(diào)整主線縱斷。

3 結(jié)語

通過適當增加樁長、控制樁底沉渣厚度、樁底注漿、加強地基處理和預(yù)壓等措施，盡量減小新建橋涵結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的沉降；通過加強新舊結(jié)構(gòu)連接部位的構(gòu)造處理，以達到分散裂縫、減小裂縫寬度，從而減少橋面鋪裝反射裂縫的目的。

［1］劉海軍，郭呈周，肖昭然.連霍高速公路路基加寬施工效果研究［J］.中外建筑，2009（07）.

［2］王威，郗磊，張海龍.高速公路舊橋加寬設(shè)計［J］.中外公路，2009（04）.