橋梁改擴建中空心板橋拼接梁板選型研究

周東輝

（廣東省路橋建設發展有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

隨著社會的發展，部分早期建造的高速公路已不能滿足現狀交通量的需求，部分地區亟需進行改擴建[1]。根據地理條件情況，既有橋梁改擴建形式主要分為兩側加寬、單側加寬、分離新建等幾中形式。拼寬橋梁的梁板選型對施工過程及后續養護的難易程度起到決定性的作用。

某項目現狀為雙向四車道高速公路，設計速度為80km/h，路基寬度為23m。改擴建后為雙向8 車道，設計速度為100km/h，路基寬度為42m。基于拼寬橋梁梁板選型的重要性，本文將重點對其改擴建中空心板橋拼接梁板的選型進行研究。

1 橋梁改擴建方案

根據該項目的實際情況，擬定了3 種擴建方案。根據既有橋梁不同位置，3種方案均有應用。

（1）兩側加寬：分兩側拼寬和兩側分離增建。

（2）單側加寬：單側分離增建4 車道橋梁，既有橋梁直接利用，改為單向4車道通行。

（3）分離新建：特殊工點（如高邊坡、不良地質避讓等）、大跨徑橋梁采用分離新建。

2 拼寬寬度分析

在選擇該橋梁改擴建形式之前，首先對既有高速公路橋梁保通寬度進行分析，并初擬橫斷面布置如下：

（1）利用分離新建方式，半幅橋梁保通4車道，新建半幅橋梁總寬為20.5m，保通斷面劃分如圖1所示。該項目半幅新建或拼寬后橋梁可滿足保通要求。

圖1 20.5m保通橫斷面（單位：cm）

（2）利用拼寬橋梁和既有橋梁半幅，實現雙向4 車道保通，單向2 車道最小保通寬度布置（如圖2 所示）。車道寬度按照《高速公路改擴建交通組織設計規范》（JTG/T 3392-2022）要求選取3.5m，側向余寬保證0.75m，并建議限速60km/h行駛。

圖2 9.5m保通橫斷面圖（單位：cm）

（3）雙側拼寬斷面。該項目既有橋梁標準橫斷面總寬為23m，直接拼寬到雙向8 車道分別需加寬9.5m，橫斷面布置如圖3所示。

圖3 臨時拼接橫斷面（單位：cm）

3 梁板選型

3.1 既有橋梁空心板結構參數

既有橋梁空心板主要跨徑10m、13m、16m、20m 對應梁高分別為0.65m、0.75m、0.85m、0.95m，預制板寬1.24m。主要截面尺寸及特性如圖4、表1所示。

表1 既有橋梁空心板特性

圖4 舊橋空心板斷面

3.2 空心板擴建梁型選擇

根據近幾年擴建項目中的空心板使用情況，空心板內腔梁端尺寸較小，內模出模困難，采用氣囊、泡沫等內模，施工質量存在一定的不可控性。本次以擴建后為21m單向4車道、拼接寬度為9.5m斷面為例，空心板橋擴建（換板、拼寬）主要考慮采用預應力混凝土后張空心板和預應力混凝土雙T梁（密肋T梁）方案進行比選。

3.2.1 擴建橋采用空心板方案

（1）采用空心板結構對原橋進行換板或拼接，空心板主要參考廣東省標準的后張法預應力混凝土空心板及相關項目資料，板寬1.25m。主要截面尺寸如圖5 所示，不同跨徑空心板特性見表2。

表2 不同跨徑空心板特性

圖5 拼寬橋空心板斷面

（2）根據該項目橫斷面情況，橋寬及空心板型拼接斷面如圖6所示。

圖6 既有空心板橋空心板拼寬斷面（單位：cm）

（3）各橋寬版型拼寬尺寸見表3。

表3 空心板拼寬參數

3.2.2 擴建橋采用雙T梁方案

（1）雙T 梁方案設計時，需重點考慮以下方面：①梁板結構剛度與既有橋梁接近；②考慮梁板更換及下穿道路凈空，梁高不宜過高；③考慮施工質量，濕接縫寬度建議按40～60cm 左右控制；④由于雙T 梁肋板間距布置與既有橋梁寬度、拼寬橋梁寬度相關，經過試算研究，結合深汕西等項目使用及施工情況，原則上雙T肋板間距初擬為1.5m。

（2）既有橋梁拼寬雙T梁斷面結構及參數如圖7。

圖7 既有空心橋板雙T梁拼寬斷面（單位：cm）

（3）雙T梁結構及尺寸如圖8所示。根據斷面布置及跨徑統計，各橋寬跨徑雙T梁截面特性見表4。

表4 不同跨徑肋間距1.5m雙T梁截面特性

圖8 雙T梁斷面

（4）為了了解不同拼寬結構對老橋的影響，分別針對原有結構、空心板拼接以及1.5m間距雙T梁拼接共4種布置，根據杠桿原理計算各情況下跨中汽車荷載分布系數，以原有結構為16m 空心板為例，對比分析不同拼接結構形式對原有結構汽車橫向分布的影響，見表5。由表5分析可以總結以下幾點：

表5 16m跨徑不同拼接結構跨中荷載分布系數

①對既有橋梁進行拼寬會降低原有結構汽車荷載橫向分布系數，拼寬結構剛度不同，荷載分布系數降低幅度有差異；

②對既有橋梁進行拼接，各個梁板受力變化幅度不同，中梁變化較小，邊梁荷載降低較大；

③采用空心板拼接對原有結構受力影響最大，荷載降幅最大，邊梁荷載分布系數最大降幅可達36.4%，估算可降低約10%內力，相應提高約10%安全富余；

④采用雙T 梁進行拼接對原有結構仍是有利的，只是荷載分布降幅小于空心板結構，可提高既有橋梁約5%的安全富余。

（5）梁型結構比選。結合施工質量控制、新老橋拼接的受力協調性、后續管養等因素，對老橋空心板橋拼寬結構采用常規空心板（后張法）和密肋T 梁進行綜合比選，比選結果見表6所示。

表6 拼寬橋傳統空心板與密肋T梁綜合比選

4 結束語

本文以整體式路基23m 雙向4 車道擴建為42m 雙向8 車道為例，分析了橋梁改擴建中空心板橋拼接梁板的選型，結論如下：綜合考慮施工質量控制及方便后續養護、梁板受力等因素后，本項目采用密肋T 梁與空心板拼接。