市政橋梁拼寬設計

□文/陳志福

1 工程概況

既有泉州刺桐大橋北立交橋于2008 年9月建成，設計時速40 km/h，瀝青混凝土路面，最大縱坡4.85%，最小縱坡0.233%；主要有三個定向匝道。A 匝道：刺桐大橋右轉至坪山路，單向2車道，寬10.4 m。B匝道：江濱北路右轉至坪山路，單向單車道，寬8.5m。C 匝道：江濱北路左轉上刺桐大橋，單向2 車道，寬10.4 m。匝道橋上部結構采用直腹板預應力混凝土連續(xù)梁，下部結構大多數采用透空Y型墩，雙肢之間采用多道橫系梁連接。

改擴建工程新增刺桐大橋—江濱北路匝道，由刺桐大橋A 匝道分流，分流段豎向設計與刺桐大橋A 匝道縱斷保持一致，設計終點與江濱北路銜接，拼接段豎向標高需與江濱北路銜。見圖1。

圖1 新增匝道平面

新增匝道采用3×30 m+4×30 m+3×30 m+20 m預應力混凝土連續(xù)箱梁，與刺桐大橋A 匝道采用變寬拼接，拼接寬度由3.05 m 逐漸增加到7.5 m。

2 工程地質情況

根據地質調查及鉆探揭露，沿線各巖土體分布復雜，分布、厚度及風化程度變化大。雜填土，沿線均有揭露，層厚2.70～5.80 m；淤泥，沿線大部分鉆孔有揭露，層厚為1.10～1.40 m；中砂，沿線鉆孔均有揭露，層厚為6.70～12.80 m，層厚變化較大；中砂，沿線五個鉆孔有揭露，層厚為1.60～8.70 m，層厚變化較大；卵石，沿線僅一個鉆孔未揭露，層厚為1.40～9.60 m，層厚變化較大；砂土狀強風化花崗巖，沿線四個鉆孔有揭露，層厚為1.00～1.60 m；碎塊狀強風化花崗巖，沿線四個鉆孔有揭露，層厚為0.80～4.80 m；中風化花崗巖，沿線兩個鉆孔有揭露，層厚為2.30～3.00 m；微風化花崗巖，沿線鉆孔均有揭露，揭露層厚為5.20～8.80 m且未揭穿。

3 橋梁拼寬方式比選

舊橋改造拼接可選擇的方法見表1。

表1 連接形式及特征

本工程以盡量不增加舊橋荷載負擔為原則，切除舊橋拼接位置部分懸臂并植筋將新舊橋梁連接起來，盡量減少新加車道荷載對舊橋影響，同時讓新舊橋形成共同受力體系，分擔新加車道荷載和沉降荷載引起的剪力和部分彎矩。

對比各種橋梁拼接形式后，本橋推薦采用半剛性連接方式與既有橋梁拼接。該拼接方式橋面平順，抗裂性好，維修周期長。

4 橋梁拼寬技術難點及對策

4.1 拼寬橋梁基礎沉降

4.1.1 產生的問題

現狀橋梁經過長期營運后，基礎沉降趨于穩(wěn)定，新建拼寬橋梁則發(fā)生沉降，在新舊橋梁基礎之間會產生沉降差，沉降差會在結構拼接部位產生額外應力。若沉降差過大，產生較大的應力，拼接部位混凝土易沿橋梁縱向產生裂縫。

4.1.2 技術對策

1）降低新拼寬橋梁基礎的沉降，減小沉降差，減小新舊橋梁之間基礎之間由不均勻沉降對橋梁上下部結構拼接部位產生的應力。樁基礎設計時應在保證樁基承載力的基礎上，選擇樁長與樁徑之比較低值；在邊界條件允許的情況下，群樁可采用相對較大的樁間距。這些都可以有效控制樁基的沉降值。

2）合理的選擇拼寬橋上下部結構拼寬部位、拼接的施工工序以及施工措施。

本橋拼接段下部結構形式為2 根1.2 m 樁基礎接承臺、樁底嵌入微風化花崗巖巖層2.5倍樁徑以上，滿足基礎承載力要求的同時，盡可能減少新建橋梁基礎的沉降。新拼寬橋在成橋后施加二期恒載+0.3倍活載預壓3 個月再進行接縫的連接，較少新舊橋在運營階段的沉降差。

4.2 新拼寬預應力混凝土梁施工期間的上拱

拼寬橋梁上部結構采用預制PC 梁，預加力會使PC 梁體發(fā)生形變、跨中上拱，造成新舊橋梁梁體之間存在一定高差，無法拼接平順。

由于預應力混凝土梁的鋼束配置及預加力的控制值是按照成橋使用階段來設計的，而在拓寬拼接施工階段，只有預加力和梁自重作用，因而預應力混凝土梁的上拱值是較大的，隨著后期恒載和車輛荷載作用以及混凝土收縮、徐變作用，上拱值才會減小，為保證新舊橋梁拼接時平順，對架設至橋墩上的新拓寬梁施加壓重，使新舊梁拼接部位在拼接前的標高接近，使拼接部位平順。

4.3 新舊橋收縮徐變差導致的自應力

新舊橋建設時間相差4 a，新舊橋之間收縮徐變不一致。新橋建成后應盡可能晚施工濕接縫，本橋新拼寬橋梁施工完畢后預壓3月，可有效改善新舊橋收縮徐變不一致的影響。

5 拼寬橋梁設計

5.1 拼寬前原有橋梁結構狀態(tài)

原有刺桐大橋A匝道橋為主梁為PC連續(xù)箱梁，斷面為單箱雙室箱，經過現場調查及查閱相關資料可知，使用狀態(tài)比較良好，不存在病害或缺陷。

5.2 主梁結構

主梁采用PC 連續(xù)箱梁，斷面為單箱單室，梁高1.60 m，橋面橫坡（超高）通過頂、底板斜置形成。箱梁頂寬7.5 m，底寬4.0 m，懸臂長度1.75 m；箱梁頂板厚0.25 m，底板厚0.22 m；跨中段腹板厚0.5 m，支點區(qū)域加厚到0.7 m；中橫梁寬2.0 m，端橫梁寬1.5 m，橫隔板厚0.5 m，每跨跨中設置1道橫隔板。

5.3 下部結構

全橋橋墩除1#墩采用實體墩，其余橋墩均采用透空Y型墩，雙肢之間采用多道橫系梁聯結，以提高墩柱橫向穩(wěn)定性。頂端橫系梁采用精軋螺紋粗鋼筋預應力結構，精軋螺紋粗鋼筋標準強度930 MPa，張拉控制應力770 MPa。墩柱截面尺寸0.75 m（橫）×1.5 m（縱），外側設置半徑為15 cm 的圓角，分聯墩墩頂擴大為2.0 m，以滿足支座布置需要。橋墩基礎承臺厚度2.0 m，樁徑1.2 m，樁基按嵌巖樁設計，樁尖完整進入微風化花崗巖深度≮3.0 m。承臺頂面多在設計地面以下0.5 m。橋臺為U型臺，承臺厚度2.0 m。

5.4 箱梁拼寬工藝

本橋拼寬采用濕接縫拼接形式，見圖2和圖3。

圖2 濕接縫一般構造

圖3 濕接縫鋼筋構造

施工工藝：

1）拆除舊橋拼接端的護欄并切除切割懸臂0.5～1.0 m，施工新橋；

2）新橋成橋后施加二期恒載+0.3倍活載等值的壓重，預壓3月；

3）老橋植入連接筋、施工濕接縫連接段；

4）施工新橋橋面系及欄桿。

6 結語

隨著我國經濟建設和城市道路橋梁事業(yè)的發(fā)展，舊橋拼寬建設項目越來越多，舊橋拼寬改造在工程建設中已不可避免。如何使新舊橋形成共同受力體系，盡量減少對舊橋的影響，確保橋面平順、行車舒適是橋梁拼寬設計中的關鍵所在。本文所述刺桐大橋—江濱北路匝道已通車多年，整體運營良好，可為同類型的橋梁拼寬設計提供參考。