大跨度新旧混凝土叠合梁在旧桥改建中的应用研究

许红叶

（湖南高速铁路职业技术学院，湖南衡阳421002）

大跨度新旧混凝土叠合梁在旧桥改建中的应用研究

许红叶

（湖南高速铁路职业技术学院，湖南衡阳421002）

随着国民经济的快速发展，铁路和公路运载能力越来越强、航运船只吨位越来越大。以往很多修建的桥梁由于桥下净空与通航船只高度不匹配，导致河流的航运能力受到限制，比如兰州黄河铁桥和武汉长江大桥，建桥之初是跨越黄河和长江的通途（天堑变通途），目前成为了腰斩黄河和长江的“巨龙”。以上海市沪杭高速某旧桥改建为例，研究了大跨度叠合梁的设计、施工核心技术，从方案比选到施工方案设计，贯穿了工艺的全过程，以期为土建工程技术人员在旧桥改建时提供借鉴和参考。

新旧混凝土；叠合梁；旧桥改建；土建工程

以往改建桥梁的基本原则是尽可能利用旧桥结构，但目前遇到了挑战，很多旧桥原有的跨度和净空高度不满足通行能力快速增长的需求，因此，很多旧桥维修、加固和改建时都要新建数量不等的桥墩，上部结构也随之改变。大跨度新旧混凝土叠合梁是一种非常好的结构，可以降低施工难度，提高施工效率。

1 旧桥导入

我们考虑的是上海市沪杭高速大蒸港段主跨2×40 m，边跨2×35 m，共计150 m。本桥是双向6车道，一级公路、双幅桥面设计（2×22.25 m），引桥在此处不考虑，由于设计要求将16.5 m扩展到22.25 m，增长5.75 m。因此，原有全部或部分桥墩需要重建。需要考虑通航的桥墩如图1所示。

图1 需要考虑通航的桥墩

2 方案比选

原有旧桥的引桥由于在岸上，对通航没有影响，因此，在改建时予以保留，我们只需要针对主桥进行考虑。

2.1 刚架桥方案

由于主桥跨度为150 m，在刚架桥的合理跨径范围内，国内比较典型的同跨度桥梁有陕西省安康市拥有的汉江斜腿刚架桥，主跨有175 m，世界第一。

由于主跨150 m以上的刚架桥属于特大跨度，造价较高，但上海市是中国经济强市，资金充裕，所以，从经济性来看，投资不存在问题。从技术上看，由于国内已有175 m刚架桥的先例，150 m的桥梁难度不是很大，但基础造价会比较高，主要是因为上海是软土地质，承载力不足，桥梁的基础必须建在基岩上。

2.2 连续梁桥方案

连续梁桥方案可以有2种思路：①主跨150 m，一旦建成，将是国内最大跨度之一；②2×75 m两跨连续梁。

从技术角度看，75 m单跨的连续梁施工难度比较低，国内100 m以上的有很多。可以采用悬臂现浇或悬臂拼装施工，也可以采用顶推施工。

经过仔细分析可以发现，有两种方案可选，即新旧混凝土叠合梁、钢-混组合梁。

对于新旧混凝土叠合梁，我们可以在桥位附近浇筑梁，达到设计龄期和强度后，通过顶推法来实现架梁，然后以旧梁为支撑，浇筑新梁，新旧梁通过植筋方式来形成整体。对于叠合梁可以利用部分旧桥桥墩，但是中跨60号、61号和62号桥墩需要考虑拆除，还需要新建两三个桥墩，下部工程梁稍大。由于刚架桥墩梁固结，需考虑桥墩的弯曲效应，这对旧桥利用率不高，因此，综合考虑改建各个因素，我们选择连续梁桥方案作为推荐方案。

3 结构设计

3.1 主梁横断面

批准文件要求桥面宽度为22.25 m，单箱双室截面是适宜的选择。人行道可以用加设斜撑来实现。按照模数和计算比例，梁高应在1/16～1/11的范围之内，选择范围是4.6～6.8 m，因此，梁高可选5 m和6 m，其中，混凝土桥面板0.3～0.4 m厚。

3.2 混凝土

主梁混凝土强度等级采用C50高强度混凝土，桥面板采用0.3 m等厚复合纤维混凝土。为了增强桥面板的横向刚度，可以设置3@450的直径为15.2 mm的预应力钢绞线。由于新梁跨度较大，建议设置竖向预应力，形成三向预应力体系，增强全桥的承载力。

3.3 剪力键

无论是叠合梁，还是组合梁，承载能力的发挥依赖剪力键的强弱和有无滑移、滑移的大小。对于叠合梁建议采用钢筋植筋的方式；对于组合梁建议采用圆柱头焊钉，焊钉布置在箱梁顶板，也可采用在混凝土内预埋螺栓，通过螺栓实现二者的连接。

3.4 基础工程

对于150 m主跨，原有基础偏小，需采用大基础。建议拆除原有60号、61号和62号桥墩及其基础，加固扩大59和63号桥墩及基础。本方案由于利用旧桥桥墩，因此工程造价较省，且与S32高速公路完全顺接，线路平顺性较好，对通航影响较小，工期较短。

4 施工方案

4.1 桥墩

拆除60号、61号和62号桥墩。59号和63号桥墩采用的是45×45钢筋混凝土预制方桩，由于桥跨扩大了1倍，因此，原有桥墩的承载力不足，需增设钢筋混凝土预制方桩，或增加原有方桩的长度，本桥属于旧桥改建工程，增加原有方桩长度不现实，因此，先在桥墩外侧设置围堰进行排水，原桥上部桥面宽度14.75 m，人行道2×0.5 m，共计15.75 m。因此，围堰直径在16 m以上，具体宽度需考虑上部结构荷载变化情况，重新设定。

4.2 桥跨结构

桥跨结构由于采用的是单箱双室截面，可以采用悬臂现浇或悬臂拼装施工，对桥下通航干扰小。可以利用旧桥原来的桥跨结构作为支撑，原主桥两侧有2×22 m空心板梁，中间施工完成后再拆除空心板梁。桥面板，即桥面超低高度梁，与箱形截面主梁的连接采用剪力键实现。

4.3 体系转换

原有结构属于简支T梁，新结构属于连续梁桥，这就带来了结构体系转换的问题，可以分段施工，最后采用预应力将其连接在一起；或采用悬臂施工法，从0#块开始采用挂篮或悬拼吊机，最后在跨中合拢，不建议采用顶推施工，然后再体系转换。由于主跨达到了150 m，连续梁截面需采用变截面形式，变截面梁采用顶推施工将极大地增加施工难度和工程造价，不建议使用。

5 结束语

叠合结构（组合结构）桥梁作为公路及铁路桥梁五大主型桥梁之一，具有广阔的发展前景，从方案构思到设计施工，每个环节都很重要，直接影响线路运营后的实际效果。大跨度叠合新旧混凝土梁由于可以利用已完工或原有的旧梁，在桥梁工程中具有特殊的地位，在进行桥梁方案比选时，需要将其考虑进来，这样才是比较全面的桥梁规划。

［1］许红叶，杨维国.考虑收缩徐变影响的新旧混凝土叠合梁单元刚度矩阵改进［J］.力学与实践，2016（06）.

［2］邓青儿，于洋，汤岳飞.大跨径钢-混凝土组合梁在老桥改建中的应用［J］.桥梁建设，2016（01）.

［3］姜宇，丁圣果.叠合梁的叠合面及斜截面抗剪效应特征分析［J］.山西建筑，2017（08）.

〔编辑：张思楠〕

U44

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.16.143

2095－6835（2017）16－0143－02