公路改擴建工程中橋梁加寬方案的探討

許剛

摘 要：隨著我國社會經濟的持續發展，部分已建的公路已經不能滿足交通量增長的需求。而在既有公路改擴建項目中，橋梁設計人員將越來越多地接觸到對既有橋梁進行加寬擴建的問題。文章歸納比較了幾種常見的橋梁加寬方案，并分析介紹了一則橋梁擴建拼寬的工程實例。

關鍵詞：橋梁;改擴建;拼寬;連接

0 引言

近年來，我國公路的交通量日益飽和，舊路改擴建正逐漸成為公路建設的熱門領域。橋梁是公路的咽喉，而公路改擴建項目又大多涉及到橋梁的加寬改造、拆除重建等問題。因此對于既有橋梁的加寬改造設計就具有重要的工程現實意義。

1 橋梁拓寬采用的結構類型

一般來說，橋梁加寬遵循“同結構、同跨徑”的設計原則，即采用與原橋一致的結構形式拓寬，這樣，改造后橋梁新舊部分的結構形式一致，相互協調[1]。

2 新舊結構的連接方式

從大量的工程實踐可以看出，新舊橋梁結構如何連接是橋梁拓寬改造的關鍵所在。新舊結構橫向連接形式的好壞直接關系到施工的難易程度，后期維修養護的費用成本，甚至改造后橋梁的安全性和可靠性。

2.1 上、下部結構均不連接

由于舊橋已經使用若干年，混凝土的收縮徐變和橋梁基礎沉降已經基本完成。而新橋混凝土的收縮徐變及基礎沉降都處于發展過程中。當采用這種方式加寬時，加寬橋與原橋各自受力明確且互不影響，易于施工，基本不影響既有公路的交通[2]。但是由于汽車荷載作用下，新舊橋的剛度不一致，會產生較大的撓度差，且拓寬橋梁大多寬度較小，結構側向剛度不大，會進一步導致橋面鋪裝層的縱向裂縫、橫橋錯臺和拼接位置滲漏等病害。影響行車舒適性、安全性和橋面美觀的同時，更增加了后期維修養護的成本。

2.2 上、下部結構均連接

新橋與原橋形成一個整體，共同受力。減小了各種荷載（包括基礎不均勻沉降、汽車荷載、溫度荷載等）作用下新舊橋梁連接處的不均衡變形[3]。該方法將新、舊橋上部結構與下部墩臺蓋梁的對應部位均通過植筋、澆筑濕接縫、粘貼鋼板等方式連接起來。這種方式的優點是改造后橋梁整體性較好。然而卻存在以下幾個問題：（1）新、舊橋上部結構混凝土變形不一致和下部結構的沉降差會在連接處引起較大的附加內力，易導致上下部結構連接處產生裂縫，影響行車，增加維護工作量;（2）施工復雜，成本較高，施工期的公路保通難度較大;（3）不宜用于軟土地區。在日本、俄羅斯等國的部分橋梁由于在下部結構設計時便考慮了日后加寬的需求，因此較多地使用了此種加寬改造方法，而我國由于國情所限，目前實際應用中限制較多。

2.3 上部結構連接，下部結構不連接

新橋與原橋上部連接，形成整體，有利于上部結構受力、行車舒適及路容美觀;下部結構不連接，下部各自受力，內力相互不影響，可以減少新、舊橋之間由于變形不一致，基礎不均勻沉降而引起的附加內力[4]。在設計時，一般適當增加拼寬橋樁長，并堆載存放一段時間后再行拼接，以最大限度地減少新舊結構的不均勻變形，并降低新舊橋間的沉降差。該方法目前在國內改擴建項目中應用較廣泛，改造后的橋梁使用情況較好，橋面縱向裂縫、拼接部滲漏等病害較少見，效果比較理想。然而該連接方式對施工工藝、施工組織的要求較高，且對既有公路交通也有一定影響。

無論采用何種結構加寬形式，新舊橋之間的連接都至關重要，直接影響橋梁整體性及新舊橋的聯合受力性能。

3 上部結構連接方式的對比

3.1 上部結構拼寬實施方案

對于預制梁橋，常用的拼接方案有：混凝土鉸連接，鋼板搭接連接，弱剛性連接等。

各連接方式優缺點總結對比如下：

4 橋梁拼寬實例分析

以某國道改建項目為例，由于新建交通樞紐，需要對原公路上的一座既有橋架進行雙側拼寬。

原橋上部結構為3 m～30 m裝配式預應力混凝土連續箱梁（斜交，45°），橋寬44.0 m，橋長97 m。箱梁采用先簡支后連續的結構體系。原橋梁下部兩側橋臺均為柱式橋臺，鉆孔灌注樁基礎，樁徑均為1.5 m。1、2號橋墩采用蓋梁柱式墩、鉆孔灌注樁基礎，樁徑均為1.5 m。為滿足新建樞紐的使用要求，需要在原橋左、右幅外側各拓寬8 m。

4.1 橋梁加寬方案設計

本橋設計中的一個有利條件是原橋梁為三幅橋梁獨自受力，中間采用綠化帶分隔開來。兩側拼寬的位置為原橋的非機動車道，因此拼寬橋施工對道路交通影響很小，并且不需要考慮上部結構連接時混凝土接縫受車輛荷載及其震動的影響。因此設計時采用了新、舊橋上部結構連接，下部結構不連接的拼寬方案。新建橋梁的上、下部結構體系均與原橋相同。

4.2 新舊橋連接構造措施

為保證拼寬橋建成后的使用效果，設計采用的具體構造措施如下：

（1）加寬橋梁部分由兩片中梁和一片邊梁拼裝而成，原橋與加寬部分通過50 cm寬的現澆混凝土濕接縫連接形成整體。

（2）拆除原橋外側護欄，并鑿除護欄內側100 cm范圍內的原橋橋面鋪裝，為確保橋面整體受力，加寬橋面現澆層鋼筋與舊橋整體化層鋼筋搭接連接。

（3）為確保原結構與新建結構的上部結構共同受力，新、舊橋梁上部結構之間需進行有效連接：拆除原橋邊梁懸臂50 cm，在原箱梁翼緣位置植入連接鋼筋與新箱梁預埋鋼筋對應焊接，再通過混凝土澆筑將新、舊梁連接成整體。

（4）為減少運營期間新舊橋不均勻沉降對結構受力的不良影響，在新舊橋橋臺處設置2 cm的沉降縫，用瀝青麻絮填塞;并對加寬橋梁進行增加樁長，且嚴格控制施工時的樁底沉渣厚度等措施減小新橋基礎的沉降。

（5）對拼寬梁橋來說，在汽車偏載作用及接縫段混凝土收縮徐變的影響下，舊橋翼緣的上下緣可能會出現較大的橫向拉應力，導致其產生沿順橋向的裂縫?？紤]到此問題，本橋拼接采用了 “弱剛性連接”方法，且在新舊橋面板和混凝鋪裝層頂面沿縱橋向方向設置2 cm深，3 mm寬的切縫，在保證上部結構整體性的同時，希望通過切縫的變形釋放部分附加應力，從一定程度上解決箱梁拼接縫縱向開裂的問題。

（6）為減少新舊橋梁的不均勻沉降，以及新橋上部結構混凝土收縮帶來的不利影響，要求施工時進行必要的堆載預壓程序，即在新建現澆箱梁安裝到位后，先采用預壓法消除新建橋梁部分沉降后（預壓重量采用自重的一半，時間不小于3個月），再采用C50鋼纖維補充混凝土澆筑50 cm的拼接縫。

該工程目前已建成通車，拼寬橋的具體實施效果仍需要進一步的觀測研究。希望能為今后的橋梁拓寬改建工程提供良好的參考方式。

5 結語

橋梁的拼寬改建是一項較為繁瑣的工程，受多種因素影響，設計中要因地制宜，綜合考慮，在保證技術可行的同時要兼顧經濟效益。本文對國內橋梁拼寬的幾種常見方式進行了歸納，并對一則工程實例進行了總結分析。愿對橋梁拼寬改造工程提供一定參考，起到拋磚引玉的作用。

參考文獻：

[1]朱坤寧.簡支連續橋面連續橋梁拓寬的結構分析與研究[D].南京：東南大學，2007.

[2]吳文清，葉見曙，鞠金熒，等.高速公路擴建中橋梁拓寬現狀與方案分析[J].中外公路，2007（6）：100-104.

[3]葉生.舊橋整體加寬中若干問題的研究[D].合肥：合肥工業大學，2006.

[4]惠小榮.交通荷載對拓寬橋梁接縫的影響研究[D].北京：北京交通大學，2009.