浅析高速公路桥梁拼接加宽设计

2013-04-02李峻岭

城市道桥与防洪 2013年9期

李峻岭

（广州特希达科技有限公司，广东佛山528300）

0 前言

近年来的中国，不仅在社会主义经济发展上成绩喜人，而且在高速公路的建设与交通运输网络的铺设方面都常有建树。那么，发达的交通网络需求就对高速公路的建设提出了更为苛刻的要求，早期修建的一些高速公路面临着改造、重建甚至扩建的命运。如今，各种车辆类目繁多，数量急剧增加，为高速公路带来了很大的压力，原有4车道已经不能满足出行要求，越来越多的需要被扩宽到6车道甚至8车道，这就在原有的道路网络基础上极大地缓解了交通压力，解决了一些出行难题。此外，占据高速公路重要枢纽作用的桥梁段较之平缓的公路扩展难度则相对大了很多。这涉及到了设计、施工、技术、交通影响等一系列问题。因此，对桥梁加宽进行前期设计规划是整个环节的首要步骤。下面，本文将重点对这个设计环节加以分析，找出问题，以期提出应对策略。

1 桥梁加宽

在桥梁加宽的施工过程中往往会出现一些问题。其中最主要的问题就是如何在众多的加宽方案中选择最佳方案进行施工，同时又要考虑新旧桥在连接时接缝处的构造问题。对此要组织讨论、通过计算分析，以及采取的工程措施对新旧桥进行拼宽连接，以此保证其在后期可正常使用。

通常的桥梁拼接往往会选择这样两种方式：一是，将桥梁进行单侧加宽；二是，桥梁的两侧均加宽。具体选择哪种模式，往往要根据桥梁的结构、类型等来决定。当结构和类型以及跨径均相同时，通常选择的拼接方式是将桥梁上部构造加以连接、下部构造进行分离。

1.1 桥梁加宽的原则

（1）第一步，要把原来的桥梁设计图纸、稿件，以及实施细则、竣工资料等材料加以收集整理，然后，整体对桥梁原有构造和受力特征进行分析调查，将这些资料和分析结果进行系统的对比研究，从而制定出桥梁加宽的最佳方案。

（2）桥梁扩建工作务必要做到“安全、经济、美观、适用、环保”这几大原则，为了节省成本和人力物力消耗，尽可能地充分利用好扩建现场的构造物。在改建过程中力求改建得标准化、规范化，尽量做到拼接加宽后与原桥梁的外观一致性。

（3）仔细而精准的排查、核算和检测原有桥梁，制定出合理高效的拼接计划，始终要坚持扩建的原则：安全和提升桥梁原有承载力。

（4）使用什么样的构造物对桥梁实施扩建，需要综合考虑很多因素和注意事项，比如，要根据桥梁承重要求来选择具有足够耐久、安全、可靠的建筑材料；在施工过程中，这种构造物的实施难度，可操作性；桥梁的扩建成本等等。

（5）研究桥梁扩改时，不可忽视扩建施工过程中会对现有的交通产生影响，因此，要全面地把握施工节奏，做好统筹工作，制定最佳施工计划，以保障现有交通的流畅，避免安全事故的发生。

（6）桥梁加宽工程，还应结合桥梁所在地的实际情况来展开，扩建前要了解施工沿线居民的意见，先把群众工作做到位，加强与当地居民的沟通协商，为施工营造一个和谐的环境。确保顶升、下挖等其他有效的方式，能提高空间的利用率。

（7）坚持可持续发展的经济模式，做到发展与环境的和谐发展。根据不同路段城镇发展水平的不同，尽可能地降低施工的成本。充分做好各方案的分析工作，重点讨论城市土地空间的利用率。

（8）在改建过程中既要注重质量问题又要考虑到桥梁的美学和环保要求:老桥的加宽加固应考虑施工前后外观的一致性；在距离居民区较近的地方，应注意在施工过程中对周围居民生活带来的不便，采取相应的措施减少施工时产生的噪声影响。

1.2 新旧桥梁加宽连接方式

新旧桥梁扩建模式的选择，要考虑这种模式能否影响竣工后的桥梁安全可靠性能，也就是桥梁的上下部位的结构连接。以下三种是目前常用的拼接形式。

1.2.1 上下均不连接

加宽的部分和原有桥梁结构上下部位的结构构造不进行连接，新、旧结构间留有工作缝。其优点在于，扩建后，新旧结构独自承受外界荷载，两者互不干涉，这一模式不仅让施工程序得以简化，也降低了施工难度，还不影响原有交通。当然这种方式也是存在它的缺点，在汽车的不断行驶过程中，由于两桥的受力不均衡，随着时间的流逝，会造成连接部位的受损，形成裂缝造成严重的交通事故。

1.2.2 上下均连接

上部构造是先凿去部分现浇的桥面的方式。即在新老桥接缝处架设钢筋，用混凝土和桥面一起浇筑；桥墩和桥台的盖梁、系梁布设钢筋，连接桥梁的加宽部位，接着在连接处浇筑起连接作用的混凝土。此方案的优点:桥面加宽后是新旧桥成为完整的一体，承受重力加大。该方案问题在于，因为建造时间不同，新旧桥的上部易产生变形，下部结构中的盖系梁和墩台等连接处往往会出现裂缝。所以在施工过程中还应考虑如何完善新旧桥的混凝土接缝的浇筑质量。

1.2.3 上部构造连接，下部构造不连接

此种方案是将桥梁外的侧护栏拆除，在凿除边缘1 m左右后向其桥面浇板，之后在桥梁的接缝处设置钢筋，最后再和新桥的桥面一起浇筑，这种方案是上部结构连接而下部结构不连接，所以上下部分各自受力，互不影响，这是其优点。而且此方案便于施工，降低了施工成本，同时又保证了施工后新老桥的整体性，能够较好地控制桥面由于受力不均而产生的纵向裂缝。缺点是影响原有路段的正常交通，因新旧桥修建时间不同而导致的基础不均匀沉降造成连接处易出现裂缝，所以是否能保证后期接缝处在使用过程中不出现异常成了问题的关键。

1.3 下部结构加宽

1.3.1 盖梁

支撑、分布和传递上部结构的荷载，将荷载传递给基础，是盖梁的主要作用。盖梁连接的方式不同将直接影响到新老盖梁的受力体系，对于盖梁的连接，有连接和不连接两种方式。

（1）新、旧盖梁选择不连接，就可以对它们单独进行施工，这时候，对新、旧盖梁的受力不加以改变，也保留原有盖梁内的钢筋构造，若在施工后期，新桥出现沉降，可调整梁板，从而让桥面变得平坦。

（2）在上下部都连接时可将其分为角钢连接和植筋连接两种方式。比较起来，采用角钢连接更为简单，仅仅是向新、旧盖梁的内部注入两根角钢，然后用环氧砂浆浇筑连接角钢、盖梁的接触点，再用螺栓固定盖梁，最后，在施工结束后，注意做好防护与保养。

1.3.2 基桩

在对桥梁进行加宽时，新桥会出现不均匀的沉降现象，目前，在这个领域还缺乏较为先进的技术来计算具体沉降量，只有暂时联系实际以旧桥桩长为参考值来对新结构进行增长、加粗。同时又要保证在加宽桥梁时上部梁板的安装到位，在判定大部分沉降量完成后再进行上部结构的连接工作。

2 桥梁改扩建设计要点

2.1 荷载标准

最近几年，随着公路技术新标准和设计规范陆续出台和执行，设计荷载也由原先的标准提高为公路-I级。新桥规的出台对桥梁结构正常使用情况下也提高了各项要求。然而现阶段，原有的桥梁大部分都是按照旧桥规的要求设计的，已经无法满足新桥规的要求。

基于上述情况，本文认为应当尽量地利用现有的桥梁，发挥他们最大的用处，并且灵活地运用新桥规；同时通过对旧桥进行维护，改建，加固，将其目前的承载能力尽可能地提高到到公路I级的水平。

2.2 桥梁横向拼接加宽方式

新、旧桥横向连接直接决定了加宽的成败。下文结合现实中京港、沈大、沪宁、澳高、杭雨等高速公路的改建项目对桥梁加宽的成功案例加以分析总结，得出以下三种横向连接模式。

2.2.1 上部构造与下部构造均不连接

在这种形式下，新、旧桥梁之间独自承力，互不干涉，大大简化了施工。不过这种方案，当汽车通过时，产生的活荷载容易让桥面受到不均匀的力，从而产生不均衡的挠度。再者，新、旧桥梁不是在同一时间进行的施工，无法避免沉降、收缩差异，天长日久，容易给结构的连接位置造成裂缝，使得行车安全存在隐患，所以，要重视施工后期对桥梁的维护。

2.2.2 上部构造与下部构造均连接

新旧桥改建完成后，为提升其承载力，降低新结构的变形、沉降、内力作用等问题，可选择植入钢筋，对湿接缝进行浇筑，来提升改造后桥梁的整体性能，这些方法对墩台帽梁等结构同样适用。

这种方案的优点是很好地将新、旧桥上、下结构联系成一个整体，使它们在工作时可以共同受力。该方式不尽完美，其缺陷表现在基础沉降的差异性导致其较大附加内力的产生，裂缝就出现在桥梁连接处，安全和外观均受到影响。

2.2.3 上部构造相互连接、下部构造不连接

若对上部构造进行连接却不连接下部构造，上部构造因承受附加内力，上、下结构在受力时是独立的，上部连接不会对下部产生很大的内力。为减小桥梁存在的基础沉降差异，可通过加桩长等有效措施来解决。

杭雨、沪宁等高速公路采用的是上部连接、下部不连接。沪宁高速公路目前在完成扩建后已通车逾2 a，在这段时间，桥面还未出现纵向裂缝。