小跨徑現澆橋梁單側加寬的設計技術

（衡水市交通運輸局公路管理處，河北 衡水 053000）

高等級公路橋梁拓寬設計為系統工程，橋梁拓寬應符合國家現行的有關標準規范并滿足整體使用性能要求；在拓寬原結構或連接新設計結構時，必須搜集原先已經存在的結構數據，并對比新設計的結構，使其存在同一荷載水平；再建造的部分不小于5m時，拓寬的結構大體上受力方式都是獨立的，結構特點一般是上面的部分采用弱連接，下面的結構根據實際情況建立相應的連接方式，如拓寬結構的范圍在3m之內，則新增部分無法獨立荷載或獨立荷載的能力低，它需要與原來的結構“合作”，一般使用上面的結構改弱連接為強連接，下部重新根據實際情況建立新連接。介于二者之間的情況，可根據具體情況采用合適的拓寬方式。

同時，拓寬橋梁必須與原本的公路形成良性配合，如果橋梁是平曲線，則拓寬結構時，也應該遵循相同的曲率。如果處于縱坡，那么拓寬部分也應該根據實際情況模擬原來橋梁的縱坡；拓寬橋梁的基礎形式考慮到減小對老橋基礎的影響，原則上采用樁基礎；橋梁拓寬應以“安全、適用、經濟、美觀和有利環保”為原則，考慮與原橋的外觀保持一致性。

一、工程概況

河北省省道282線北干渠左橋，2000年修建舊橋為三跨13m空心板橋，橋面凈寬11.4 m，兩側各0.3m防撞護欄，橋梁全寬12.0m，右前夾角90°。該橋設計荷載為汽車-20，掛-100。2011年對該橋加寬改造后，橋面凈寬21.5m，兩側各0.5m防撞護欄，橋梁全寬22.5m。加寬橋梁上部采用三跨13m普通鋼筋混凝土空心板，下部采用柱式墩臺，鉆孔灌注樁基礎。設計方案為利用原有舊橋，左側加寬。加寬后，橋面凈寬26.25m，兩側各裝0.5m防撞護欄，橋梁全寬27.25m。加寬橋梁上部采用三跨13m現澆連續鋼筋混凝土實心板，下部采用柱式墩臺，鉆孔灌注樁基礎。

二、技術指標

設計荷載為公路-Ⅰ級，橋面凈寬左幅(0.5m墻式護欄+凈15.50m)+右幅(0.5m墻式護欄+凈10.75m)，全寬27.25m。地震烈度7度，地震動峰值加速度系數0.10g，設計洪水頻率1/100。

（一）下部結構形式選擇

根據設計原則，該橋下部連接的方式如果采用連接式，雖然整體性較好，但面臨連接剛度超過預估水平。在實際施工的過程中也不能保留原建筑中某些蓋梁等構件，這提高了對施工人員的要求，也提升了施工難度。新舊橋之間上面部分的結構由于材料的物性，即混凝土存在緩慢變形及收縮，同時兩者之間仍存在因沉降的差異而帶來的附加應力，所以還會導致下半部分的結構連接出現拉裂，而上半部分的結構也會如此，后期需要投入更多的時間和金錢維護。

為確保建成后橋梁美觀協調，應避免新橋與原橋基礎的沉降差，橋梁下部形式采用與原橋結構相同且完全分離式結構。結合原橋設計圖紙，擬定下部結構采用墩柱接蓋梁，鉆孔灌注樁基礎，橋墩墩柱直徑為110cm，樁徑為120cm。支座設置方式為橫橋向按1m左右設置一塊板式橡膠支座。

（二）上部結構形式選擇

上部結構建模或內力計算主要利用Midas Civil 2006。荷載數據的估算需要結合車道荷載及車輛荷載兩種。由于材料的物性限制，合理估測其變化過程，估測板的上部和下部之間存在50℃差異的情況，估測1500天混凝土的緩慢變化等。按板單元分析內力，將整體板縱橫向均劃分為1m左右的單元，分析受彎時考慮Mxx、Myy、MMvector的各種情況；分析抗剪時考慮不同斜度的影響。橋梁寬度越大，橫向彎矩越大；橋梁斜度越大，支點反力越大。

控制內力的結果出來后，還需要進行相應的驗算。橋臺、墩上設置抗震擋塊和抗震錨栓。

（三）上部連接方式的確定

常見的加寬方式有剛性連接、鉸接兩種，新、舊主梁的模量差對橫向彎拉應力的影響變化是剛接縫增大幅度較小，而鉸縫連接下部構造對新、舊橋的不均勻沉降具有更好的適應性。因此，不管使用何種手段完成接縫，荷載的橫向位置對最大橫向彎拉應力的敏感程度都很高，必須提高它的固護能力。另外，剛接縫還要考慮剛度的問題。

結合工程實際情況，新、舊橋均為獨柱墩臺，可以視為兩個獨立橋梁，故設計中對縱縫采用不連接簡易角鋼的方式處理。新、舊橋梁只承受自身恒載、人行道恒載與人群荷載，不承受主梁連接后傳遞的剪力，也不參加荷載橫向分配，從而降低連接過程中的施工難度。新老結構之間采用工作縫預留方式，縱縫兩側采用直徑12mm的螺紋鋼支架焊接30mm×30mm等邊角鋼用連接，縫間填塞熟料泡沫板。角鋼的頂面與混凝土橋面標高、橫坡保持一致，如圖1所示。

圖1 縱縫處理圖

該種接縫的優點為新、舊橋梁結構的受力更加明確，并且互不影響，減少基礎不均勻沉降、梁板的模量差對橫向彎拉應力的影響，有效杜絕了連接式接縫所產生的早期強度破壞。缺點是新、舊橋面縱縫處角鋼表面光滑，在不利天氣下有可能造成車輪打滑，存在安全隱患。因此，在角鋼表面還應采取一些防滑措施，如人工切割合適深度的菱形網格。

橋面鋪裝時，為確保橋面橫坡達到設計要求，需對原橋部分橋面全部清除，重新施做防水層及橋面，橋面為C50防水混凝土，由于縱縫的存在，橋面鋪裝需分幅攤鋪。

三、施工注意事項

施工的過程中不能忽視模板支架穩定性和不易變形性，在正式澆筑之前，可以先完成模板支架的穩定性測試，及時調整，避免后續操作中出現嚴重變形。當實心板的混凝土強度超過80%，且施工周期超過一周，方可拆除支架，然后再進行橋面鋪裝和護欄施工。

蓋梁處縱方向的鋼筋位置有特別之處，一般是雙層甚至多層，同時也會面臨兩層或多層鋼筋之間的混凝土黏接力下降，因此擁有不同層次的鋼筋之間的連接，必須以焊接骨架的方式處理。焊接骨架的方式在設焊縫，具體的數據情況可以參考相應的圖紙。

在實施樁基施工時，應禁止樁底和樁側的攪拌行為，同時混凝土不得澆灌在相鄰兩個孔隙之間。鋼筋之間的搭建和穩定基本都采用焊接方式，必須嚴格按照規定操作。橋臺蓋梁、背墻、肋板、承臺及耳墻與土接觸面均涂刷兩道熱瀝青防水層。

四、結語

在設計橋梁增加結構之前，必須先收集舊橋的各種數據，分析研究，比如舊橋的荷載能力，所處地貌等。科學合理分析原橋后，再依據實際的橋梁使用情況預判及要求，設計拓寬結構。

采用簡易角鋼縱縫可有效避免基礎不均勻沉降、梁板的模量差對橫向彎拉應力的影響，減少日常維護所需費用。

簡易角鋼縱縫處理必須對縱縫處做必要的防滑設計處理，防止在不利天氣狀況下，車速過快出現安全事故。