公路橋梁拓寬拼接設計要點分析

張星宇

（江西高速石化有限責任公司，江西 南昌 330000）

0 引言

當前，我國的公路事業不斷發展，公路網絡建設基本完成，對整個社會的發展起到了積極作用。然而，隨著社會的不斷發展，公路交通流量日益增大，車輛通行數量增多，使得道路交通面臨著巨大的壓力，公路橋梁結構損壞比較嚴重，影響了交通的安全性。公路拓寬是目前解決這一問題最有效的措施，能夠提高道路交通的通行效率。在公路工程拓寬施工中，橋梁拓寬拼接是施工關鍵部位，也是施工難點。橋梁拓寬拼接結束后，新舊橋梁性能可能存在較大差異，力學性能也存在相互影響和干擾，易引發結構質量問題，甚至導致公路橋梁損壞。因此，加強公路橋梁拓寬拼接設計研究，提高設計效果，更好地滿足當前公路橋梁改擴建需要是十分重要的課題。通過理論與實際相結合的方法，能夠增強該課題研究的實效性、可復制性和可操作性。因此，以某拓寬拼接橋梁典型案例為研究對象，展開相關研究。

1 工程概況

某拓寬拼接橋梁線路長度為970m，將原有道路雙向4 車道改擴建為雙向8 車道，橋梁以及路基結構的寬度從25m 增加到42m，設計速度為60km/h。為確保公路橋梁改建后的性能合格，設計部門繞著滿足公路橋梁的通行運行需要和通行標準要求這兩個目標進行全方位的現場調查，確定了科學合理的設計方案并形成了設計文件。施工單位全面落實了公路拓寬拼接的施工方案，加強了對每個環節的管控，成功完成了施工任務。經過對該橋梁改擴建后的運行情況進行考察和分析，確認橋梁整體的安全性合格、穩定性良好，各項檢測指標符合公路橋梁的規范標準要求。該橋梁能夠滿足拓寬后的使用需要，工程質量優良。

2 橋梁拓寬拼接設計原則

首先，加強對既有橋梁的勘察。在方案確定前，設計人員應該進入現場進行全面的勘察和分析，做好各項記錄工作。需要分析橋梁結構的設計標準要求，計算橋梁結構的各項參數，達到穩定性和安全性標準，并優化各項設計參數，以符合工程施工要求。

其次，明確橋梁結構形式、設計標準等內容，達到耐久性標準，滿足結構強度、穩定性、載荷性能等要求，達到拓寬改建工作標準。設計人員需要經過綜合性評估，了解橋梁目前的各項性能參數，確定具體的拓寬拼接技術指標。

最后，設計人員應該詳細分析既有橋梁健康狀況，了解其是否存在風險問題，在此基礎上，優化橋梁結構設計方案，確保設計達到科學性和合理性的要求，保證方案的可行性[1]。

3 橋梁拓寬拼接設計前的準備

在公路橋梁拓寬拼接設計環節，為了達到科學性、合理性的要求，設計人員在設計前期需要對橋梁進行全面勘察、綜合分析，掌握相關數據資料、各項數據信息，不斷完善設計方案。此外，設計人員還需要加強各項參數測量工作，明確具體的橋跨組合、梁板結構尺寸、橋墩尺寸、蓋梁結構尺寸等，掌握當前橋梁的使用情況，檢查其是否出現了沉降、裂縫等病害問題，在設計中采取針對性的處理措施，以消除各種質量風險，保證工程質量[2-4]。

4 公路橋梁拓寬拼接方案分析

4.1 上下結構均不連接

在公路橋梁拓寬拼接方案中，上下結構均不連接的方式可以避免新舊橋梁結構的受力相互影響，同時也更加方便施工。通常情況下，在舊橋梁的結構中間預留一道縱縫，可以簡化現場施工程序，且能保證拓寬連接效果。然而，上下結構均不連接的方式有一定的局限性，可能會導致新舊橋梁無法共同變形和受力，新橋梁結構容易出現嚴重的沉降問題，使得整體結構沉降超出規定要求，這會造成鋪裝層結構損壞，容易發生錯位的問題，導致結構美觀性和完整性不合格。因此，該連接方式不適用于規模較大的橋梁工程拓寬拼接，主要適用于一些要求不高的橋梁拓寬工程[5]。

4.2 上下結構全部連接

在公路橋梁拓寬拼接中，選擇上下結構全部連接的方式可以提升整體性能，且能使新舊橋梁的變形和受力協同，各個主梁內力均勻分布，提升拓寬橋梁橫向剛度，避免拼接部位發生變形問題。從目前的實際應用效果來看，比較常用的連接方式有通過橫隔板連接整體上部結構和T 梁翼緣板兩種，其中后者的應用效果更好，連接質量也更高。

然而，由于舊橋梁經過多年的使用，不會再發生沉降，而新建設的橋梁并不穩定，因此還會出現沉降的情況，會出現新舊橋梁連接部位不穩定的情況。同時，新橋路面混凝土結構存在收縮徐變反應，溫度應力較大，也會導致混凝土結構存在較大的附加應力，如果情況嚴重，還會導致裂縫問題，對運行安全性產生不利影響。因此，目前該方式的應用并不多。

4.3 上部結構連接，下部結構不連接

上部結構連接，下部結構不連接的橋梁拓寬拼接方案有非常明顯的優勢，應用效果也比較好。該方式能使新橋梁和舊橋梁處于相對獨立的狀態，在施工中下部結構的內力影響不大，且上部具備較高的完整性，可使整體結構受力協同，不會發生嚴重的結構損壞或變形問題。

目前，這種方式在許多橋梁拓寬拼接中得到了應用，且應用效果非常好，也沒有發生嚴重的裂縫問題。從實際應用效果來看，上部連接、下部不連接的處理難度相對較高，所以在方案選擇上，應該綜合考慮設備、成本、新舊橋梁影響因素等，協調處理各個部分的因素，保證內力的分布和變形都處于可控范圍內，同時有效控制成本[6-7]。

5 公路橋梁改擴建設計要點

5.1 橋梁單雙側便道改擴建設計

在公路橋梁改擴建項目實施中，設計人員需要進行橋梁單雙側便道設計。為了確保設計符合要求，設計人員必須綜合分析當前橋梁的具體情況，并提前對現場進行綜合性分析，了解橋梁結構形式和問題，掌握地質條件、交通通行量等信息。然后進行擴建后設計參數的分析，詳細計算橋梁路基寬度設計參數，使單側、雙側便道設計符合要求，并確保寬度設計參數得到落實。

在該橋梁改擴建工程中，設計速度為60km/h，路基寬度增加到42m，既有橋梁路基為25m。在單側、雙側便道設計中，工作人員需要了解兩者之間的差值，然后分別進行計算分析，以確保加寬的效果合格。如果使用單側加寬的方式，要對現場的空間、周圍分布等進行分析，單側需要增加17m 的寬度；如果采用雙側加寬的方式，每側增加8.5m 即可滿足要求。在單側設計環節，需要加強對便道、橋梁邊線距離的控制，以確保改建效果合格。在雙側橋梁便道設計中，需要以原有車道為基礎，改擴建為雙側8 車道的結構，以達到結構設計科學性、合理性要求，確保車輛可以順利通行。

5.2 橋梁拓寬改建設計

5.2.1 橋梁拓寬基礎設計

在橋梁拓寬拼接設計環節，設計人員需要全面了解工程所在區域的水文條件、排洪結構、灌溉設施、航道等，以便于合理規劃橋梁結構，提高橋梁改建后的運行效果。在設計過程中，需要重點進行橋梁拼接區域結構的設計，以防止因設計存在缺陷而影響總體使用效果。

在新舊橋梁縱向接縫設計中，需要明確設計方案。設計人員要對現場的車輛荷載、橋梁的承載性能等進行全面考慮，以確保將拼接兩側的高差控制在合理范圍內。此外，在拓寬拼接過程中需要注意，新建橋梁結構的設計荷載應該大于既有橋梁結構的荷載，以滿足橋梁工程的使用要求。

為了使整個橋梁拓寬拼接后的穩定性和安全性符合標準，設計人員需要綜合考慮現場的具體情況，合理設計下部拓寬結構。通常情況下，如果采用雙向6 車道的形式，下部可采用獨立柱式墩結構；而雙向8車道結構，則要采用雙柱式墩結構。在雙柱式墩設計中，設計人員需要綜合分析橋梁墩柱的彎曲變形、非線性剪切變形等因素，以合理確定設計參數，確保符合工程要求[8-10]。

5.2.2 橋梁拓寬結構設計

在公路橋梁拓寬拼接施工中，需要從具體情況出發，根據不同的橋梁結構，選擇適宜的拓寬拼接設計方式，提高設計水平。當前，在橋梁工程施工中，常用的橋梁結構形式有箱梁、T 形梁等。拓寬改建空心板橋梁時，需嚴格控制新舊橋梁的拼接施工。設計人員應從空心板橋梁的特點出發，了解拼接作業的難點，并加強對鉸接縫、剛性連接縫等部位的控制，以確保連接效果達到要求。

在空心板橋梁連接過程中采用鉸接縫形式，需要應根據現場的具體情況，采取合適的設計方案，將原有橋梁的懸臂板清理掉，并使用新結構取代原有結構，以提高各個結構的性能指標，進而提升結構的整體連接效果。

對于剛性連接縫，設計人員需要考慮現場的實際情況，采取合適的設計方案，提高各個結構的性能指標，滿足連接標準和要求，從而達到整體性要求。設計人員需要提前對橋梁進行全面的調查了解，拓寬部位的設計寬度為25～70cm，厚度為15cm 的縱向濕接頭符合使用標準。進行剛性連接縫施工時，需要對有橋梁結構中的懸臂邊板進行鑿除處理，預留可以安裝的螺栓橋梁結構，并布置橫向鋼筋、鋼板的結構，以實現結構的穩定連接，組合形成整體。

6 公路橋梁拓寬拼接施工設計方案

6.1 優化預應力結構

在預應力結構設計中，需要做好橋梁預應力調整工作，確保鋼筋分布方式合理，以免影響橋梁結構的整體性能。隨著我國工程技術的高速發展，設計水平日益提升，在公路橋梁拓寬拼接施工中可采用懸臂澆筑箱梁和預制簡支空心板梁等施工技術。施工過程中加強現場管理和控制，優化預應力結構，可確保各個結構的性能合格，達到使用要求，有助于創造良好的交通通行環境，促進通行質量和效率的提高。

6.2 選擇合適的混凝土施工材料

在公路橋梁拓寬拼接設計中，設計人員應結合主梁和拼接部位的要求，選擇合適的混凝土施工材料，使結構性能和質量符合標準要求，避免主梁徐變引起的結構損壞問題[11]。同時，設計人員可以使用有限元模型展開設計，通過對比多種設計方案，選出符合工程建設標準要求的方案。

6.3 優化樁基礎設計

目前，在公路橋梁拓寬拼接項目樁基礎設計中，需要合理計算樁基礎的承載力參數，確保樁體長度和直徑符合要求，滿足現場施工需要。為有效控制沉降參數，需要合理控制樁長。如果邊界條件允許，對于群樁，應合理增加樁間距離。還可利用擴底樁、變截面樁等形式的樁體，以提高結構性能，降低沉降發生率[12]。

6.4 合理確定拼接時機

在公路橋梁拓寬拼接過程中，合理確定拼接時機極為重要。加強對拼接時間的控制，可以減小結構沉降問題，降低徐變的影響。但是在預應力橋梁性能不合格的情況下，不能盲目拼接，應綜合分析現場實際情況，加強施工管制，避免結構性能不合格。結合我國橋梁拼接施工案例分析，許多新舊橋梁拼接時機在新公路橋梁施工后的90～180 天，這樣能更好地滿足新舊橋梁連接要求。

7 結語

文章以公路橋梁拓寬拼接項目為例，分析公路橋梁拓寬拼接設計要點，包括橋梁拓寬拼接設計原則，橋梁拓寬拼接設計前的準備，橋梁拓寬拼接方案比較，橋梁拓寬拼接設計要點等，以期幫助相關領域的工作人員厘清設計思路，明確工作重點，更好地開展該方面設計工作。