既有桥梁拓宽上部结构接缝处理方法分析研究

贺铁飞 ，孙铁钢

（1.广州市海珠区建设和园林绿化局，广东广州510000；2.广州市海珠区市政设施维护管理中心，广东广州510000；

3.广州市海珠区市政工程项目建设中心，广东 广州 510000）

1 桥梁拓宽上部结构各种连接方式的优缺点

随着交通量的不断增长，很多早期建设的各级公路已无法满足运营要求，公路拓宽成为一种有效缓解交通压力的方式，而在公路拓宽中桥梁的拓宽是一个难点。目前在桥梁横向拓宽连接中对上部构造的处理方法有4种：（1）不连接；（2）柔性连接；（3）半刚性连接；（4）刚接。

若上部结构不连接而直接做桥面铺装，很容易使桥面铺装开裂，影响行车舒适性和桥面外观，增加后期的养护维修工作。

上部结构柔性连接，此种连接是新旧桥主梁之间的一种弱连接方式，该连接方式削弱了新旧桥的连接刚度，后期运营中的收缩、徐变和基础沉降差，以及行车引起的挠度差均以差异变形的方式在铰接构造处释放。这种构造适合柔性路面，如果采用混凝土铺装层，这种结构并不能起到铰的作用，不宜采用，而且铰接方式不能保证后期运营中结构的使用性能，容易造成连接铰处填塞的木条、橡胶脱落，割缝对应处桥面破损，行车条件恶化，加大后期养护费用。

上部结构半刚性连接，此种连接仅削弱了翼缘下部，不仅能传递剪力，还能够传递部分弯矩，既能较好地解决收缩、徐变和基础不均匀沉降引起的开裂，同时具有相当的刚度，确保运营中接缝位置不出现挠度差，桥面平顺，行车安全。

上部结构刚性连接，若采用此种方式连接，则新桥对旧桥的内力状态影响较大，某些关键截面可能处于不利的受力状态。相比于铰接和半刚性连接，新旧桥采用刚性连接是最理想的方案，既避免了设置纵向伸缩缝的昂贵造价和设置柔性或半刚性连接的复杂构造，又可以确保桥面平顺、行车安全。但是，新旧桥刚性连接技术难度最大，混凝土收缩徐变、桥墩沉降，以及行车带来的新旧桥变形差都会转化为内力，对结构的局部受力和整体受力形成较大的影响，随着跨径的增大，这种影响变得更加显著。

2 工程实例

佛山市南海某跨铁路大桥旧桥全长262.8 m，整幅宽22.5 m，分南半幅桥和北半幅桥，两座桥各宽 11.25 m。桥梁左、右幅跨径组合为：（9×16）m（T梁）+（16+6.8）m（空心板）+（6×16）m（T梁）。其中 T梁为16 m跨的简支普通钢筋T梁，梁高1.1 m，梁宽1.6 m，各片梁之间采用铰连接；下部结构为钻孔灌注桩基础，桩径为D120 cm，墩柱为D100 cm。新扩建桥在旧桥两侧各加宽11.5 m。如图1所示。

2.1 桥梁拓宽总体处理原则

旧桥维持原设计荷载，汽车-20级、挂车-100。旧桥于1992年建成通车，随着沿线村镇经济的快速发展，以及城市化进程的加快，该区域交通量越来越大，桥梁主梁和桥面系均有不同程度的损坏。为了改善桥梁的受力状况、确保结构安全和提高车辆的行驶安全、舒适性，确保沿线交通畅顺，必须对现有的旧桥进行加固。

扩建桥梁设计荷载为公路-I级，为了在外观和结构整体受力上与旧桥协调、匹配，扩建桥采用与旧桥相同的结构形式。扩建桥按新规范进行设计，其中16 m简支T梁，梁高1.3 m，梁距1.95 m，T梁之间通过湿接缝连接，靠近旧桥侧的T梁设置外侧连接横隔板，并在横隔板端部预埋连接钢板，以方便新桥与旧桥的连接，下部结构为钻孔灌注桩基础，桩径为D120 cm，墩柱为D100 cm。采用上部连接、下部不连接的连接方式。旧桥各片梁之间采用铰连接，拓宽后改造旧桥T梁之间为湿接缝连接，如图2所示。

图1 既有桥与扩建桥的断面关系图（单位:cm）

图2 梁湿接缝改造及扩建连接方式图（单位：cm）

2.2 拼接时机的选择及施工要点

在施工时应采取必要的技术措施（接缝材料与施工工艺）保证接缝施工质量，比如采用低收缩低徐变混凝土材料等。因为新旧混凝土收缩徐变的差异，以及沉降差会产生较大的附加内力，所以在新梁完成后即刻进行新旧桥的拼接，显然是不合适的。混凝土的收缩徐变在初期增长较快，6个月时能完成大部分，随后会缓慢增长，3 a后趋于稳定。而在新桥建成三个月内，新桥能完成大部分沉降。文献[1]计算分析表明，新桥完成后6个月再拼接，新旧桥梁内力的变化相当于新桥完成马上拼接的60%。所以，为了尽可能减小收缩徐变差和沉降差对新旧桥受力的不利影响，拼接接缝连接要选择在新桥完成后的3～6个月，在工程允许的情况下，尽可能选择在6个月以后进行新旧桥梁的连接。该工程实例旧桥投入使用十多年，沉降基本完成，新桥刚通车不到1 a，选择这个时机进行拼接对控制新旧桥的沉降差比较有利。

凿除旧桥部分翼缘板端部混凝土，保留钢筋，变翼缘板的铰接为湿接缝连接。人工拆除旧桥T梁翼缘端部20 cm左右（保留钢筋），焊接各片T梁间的钢筋，现浇湿接缝混凝土（见图2）。同时在旧桥上锚固角钢，通过角钢与预埋在新桥T梁横隔板上的钢板进行连接，同时对旧桥T梁横隔板的连接钢板进行补焊和重新抹砂浆，如图3、图4所示。对旧桥横隔板进行全桥检查，对破损横隔板及横隔板接头进行补强、重新焊接等加固处理，扩宽桥与旧桥之间连接横隔板，近期采临时铰接、远期刚接处理。新旧桥之间的桥面铺装采用桥面连续的方案，先凿除旧桥的混凝土铺装，采用植筋技术在T梁顶面植入连接钢筋，铺设整体化层钢筋网，然后浇筑钢纤维混凝土。通过以上处理方式，该桥现在运行良好。

图3 既有桥、扩建桥横连接图（括号内数值适用于端横格）（单位：cm）

图4 既有桥、扩建桥横隔连接平面示意图

3 结论与展望

新旧桥梁的连接不同于新建桥梁，有许多需要考虑的特殊问题：如何选择合理的连接接缝构造；拓宽桥梁力学特性，包括桥梁拓宽后对旧桥受力特性的影响，新桥和旧桥不均匀沉降以及收缩徐变差对新旧桥和接缝整体和局部受力特性的影响；新桥和旧桥不同规范荷载等级对桥梁拼宽构造和受力特性的影响；桥梁拓宽拼接施工的问题，包括混凝土材料的选择、沉降控制和连接时机选择等。本文通过实例分析可得出如下结论：

（1）桥梁拓宽前需对旧桥进行荷载试验，判断该桥的受力性能，必要时需对旧桥进行加固或改造。

（2）扩建桥设计荷载就高不就低。

（3）为了减小收缩徐变和沉降对新旧桥受力的不利影响，拼接接缝连接要选择在新桥完成后的3～6个月，在工程允许的情况下，尽可能选择在6个月以后进行新旧桥梁的连接，该工程实例即取得了良好的效果。

（4）新旧桥之间的桥面铺装采用桥面连续的方案，即先凿除旧桥的混凝土铺装，采用植筋技术在T梁顶面植入连接钢筋，铺设整体化层钢筋网，然后浇筑钢纤维混凝土，对全桥受力比较有利。

[1]袁磊.预应力混凝土连续刚构桥拓宽拼接的可行性及相关因素研究[D].北京:铁道科学研究院,2007.

[2]广佛高速公路大修工程建设筹备处.广佛高速公路大修工程建设管理与技术[M].北京：人民交通出版社，2005.

[3]袁广勤,曲向进,刘长辉，等.沈大高速公路改扩建工程创一流实施纲要[M]北京:人民交通出版社，2005.

[4]JTJ021-85，公路桥涵设计通用规范[S].

[5]GB 50367-2006，混凝土结构加固设计规范[S].

[6]JTJ023-85，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[7]JTG D60-2004，公路桥涵设计通用规范[S].

[8]JTGD62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].