浅析地方公路改建工程中旧桥拓宽的设计

2018-02-05于鑫

智能城市 2018年19期

于鑫

宁夏博亚特交通规划设计院（有限公司），宁夏银川 750000

当前我国交通运输行业迅猛发展，地方公路中很多旧桥宽度、承载力无法满足实际需要，必须要对其进行拓宽设计，在原有道路基础上改善道路的通行环境，增强原有道路桥梁荷载和使用性能。旧桥拓宽设计中存在较多问题，比如混凝土收缩和徐变、基础沉降、承载力分析、车速预测等，同时保证旧桥加固的经济性满足要求。在设计前需要做好旧桥现状的全面综合分析，同时评价旧桥可靠性和承载能力，结合拓宽线路使用要求，明确拓宽设计标准，提高旧桥拓宽设计有效性，本文就此展开了研究分析。

1 桥梁拓宽要求

旧桥拓宽设计的要求集中在以下几个方面：第一，因为旧桥使用年限较长，混凝土实现了全面收缩，已经完成了混凝土自重作用下的徐变，因此，在拓宽设计过程中，需要对新增混凝土自重、收缩和徐变等方面情况有充分的分析考虑；第二，通过桥梁拓宽方式能够实现对旧桥桥面宽度问题的有效解决，但是在问题解决过程中需要处理好新桥与旧桥桥面连接方面问题；第三，旧桥拓宽设计如果采取单边新建桥梁方式，具体设计期间需制定科学合理的设计方案。

2 桥梁拓宽基本方式

桥梁拓宽方式包含单边新建桥梁、增设钢筋混凝土悬臂挑梁、增设边梁、增设主梁或拱肋等，具体表现在以下几个方面。

2.1 单边新建桥梁

单边新建桥梁方式的应用条件集中在以下几个方面：第一，原有的公路进行了单边拓宽改造；第二，原有桥梁无法满足当前交通通行实际需要，需要对其进行改造，同时还必须要维持交通通畅；第三，原有桥梁闲置放弃过于浪费，在降低其荷载标准使用等情况下，可以在一侧新建桥梁，使其承载能力和通行能力得到提高和改善。

2.2 增设钢筋混凝土悬臂挑梁

这种桥梁拓宽改造方式最为常见，可以联合桥梁加固补强措施使用。如果旧桥的基础、桥墩等部位能够正常使用，满足桥梁拓宽在荷载方面要求，可以将两侧的栏杆和人行道等拆除，在主要承重结构上给予合理的加固，凿除旧桥桥面铺装层，之后浇筑钢筋混凝土桥面铺装层，加宽墩台盖梁，进行人行道悬臂梁、车行道悬臂板以及人行道道板栏杆的布设与安装工作，以此达到拓宽桥梁的目的。这种旧桥拓宽设计方式在拱式桥以及梁式桥方面有着非常好的应用效果，同时比较适合应用在有双侧拓宽需要的旧桥拓宽设计中，不需要拓宽桥墩，加固工作能够在短时间内顺利完成。

2.3 增设边梁、边拱

将一侧人行道板和栏杆拆除，增设边梁或边拱，通过这种方式拓宽桥梁。也可以将两侧人行道板和栏杆拆除，再相应设置边梁或者边拱，拓宽桥梁。原主梁与新增的边梁之间选择铰接方式，新增的边梁只需要承载自重、人行道荷载和人群荷载，不受原主梁剪力影响，这种拓宽方式在实际应用中需要提前分析桥墩顶宽度是否满足新增梁、拱等放置要求，如果未能达到要求，还需要采取墩帽拓宽处理措施。

2.4 增设主梁或拱肋

有些旧桥改造不仅需要拓展桥梁宽度，同时还需要适当提高桥梁承载能力，在这种情况下，可以选择增设主梁或者拱肋方式，注意增设主梁需要对旧桥的墩台梁盖宽度有充分考虑，如果墩台盖梁宽度不满足要求，则不能使用该方式。新增的主梁或者拱肋在刚度方面要远远大于旧桥，能够使原有桥梁主梁和拱肋的荷载横向分布系数得到有效控制，不仅可以实现对桥梁宽度的拓展，同时还能使桥梁承载力有明显提升。

3 地方公路改建工程中旧桥拓宽设计

3.1 横向连接方式

横向连接方式有三种：第一，上部结构与下部结构不连接。为了避免拓宽桥与原桥之间相互影响，出现受力不明确情况，同时降低施工难度，桥梁拓展部分与旧桥上部结构、下部结构互不连接，结构之间留有一定的工作缝，在沥青混凝土摊铺方面，选择连续摊铺方式。这种连接方式能够实现对施工程序的简化，使连接技术方面问题得到有效处理。但是受到汽车荷载等作用，两桥主梁的不均匀沉降以及拓宽桥后期的沉降，非常容易导致连接部位沥青铺装层出现纵向裂缝，对行车舒适性和安全性产生严重影响，增大后期养护工作难度和养护量。

第二，上部结构与下部结构连接，为了使原桥与拓宽桥梁之间形成一个完整的整体，实现对基础不均匀沉降、温度荷载等荷载的有效控制，避免新桥与旧桥连接位置出现过大变形，可以选择植筋、浇筑湿接缝等方式将桥梁上部结构与原桥对应部位相互连接，原桥下部结构桥墩、系梁等也可以通过植筋以及浇筑湿接缝等方式与新桥相互连接，再通过混凝土的浇筑形成一个完整的整体。这种连接方式在实际应用中还存在一定的不足，新拓宽的桥梁基础沉降量要远远大于原桥，会产生非常大的附加应力，在桥台连接以及下部结构墩台盖梁等位置容易有裂缝出现，不仅降低使用功能，同时还会增大维修难度，影响桥梁整体美观性。

第三，上部连接、下部不连接。旧桥与拓宽桥梁下部结构的内力不会相互影响，上部结构连接同样不会对下部结构内力产生过大影响。上部结构连接后，因为新旧桥梁在建设材料方面的差异性，容易有附加内力出现，同时受到基础沉降等因素影响，连接部位将会存在非常大的内力。在具体工程项目中，为了实现对拓宽桥梁沉降量的有效控制，尽量采取桩基方式拓宽桥梁，同时利用扩大桩长和桩径等方式降低基础沉降量。旧桥在扩大基础时需要注意新基础与老基础之间的协调性，必要时还需要对旧桥的基础进行适当加固。另外，针对上构较大附加内力，还可以通过增加配筋以及优化连接结构形式等方式加以解决。

3.2 上构拓宽方法

横向拼接构造在实际应用中容易受到多个方面因素影响，比如，原有桥梁的承载力、耐久性、沉降规律、结构变形协调要求等，在拓宽设计过程中需要综合多个方面因素考虑，明确旧桥梁和新桥梁的拼接结构。如果公路桥梁的跨径相对较小，可以选择空心板结构等，针对不同的上构形式，选择相对应的上部结构横向拼接方式。

3.3 下构拓宽方法

在墩台等下构结构拓宽时，需要尽量与旧墩台外形保持协调和一致，比如，选择相同的结构或者选择桩式墩与柱式墩相互配合等，另外，一字翼墙桥在拓宽时仍采取一字翼墙桥台方式。在基础型式选择方面，需要考虑基础型式对墩台的影响，如果有足够条件，还可以选择钻孔灌注桩基础。在新基础埋设深度选择方面，尽量超过旧墩台基底标高。钻孔灌注桩基础在拓宽宽度较小以及桩距不足等情况下有着非常好的应用效果，有着便捷性和经济性特点。

在桥梁拓宽方案设计过程中需要考虑多个方面问题，比如，旧桥的建设技术水平、区域地质条件、横向连接方式、结构变形协调、结构拼接时间、交通是否中断等，做好新桥施工方法的选择。旧桥桥梁拓宽质量很大程度上受到新旧桥梁横向连接方式等因素影响，一般拓宽拼接多选择同跨径和同结构方式，各个桥梁需要与自身的实际情况相结合，做好下构形式的合理选择。

常见的墩台改建拓宽方式有两种：一种是使用浅基础拓宽新桥，可以保持桩基与浅基础相互不接触，或者两者共同受力，如果桩基础与浅基础相互不接触，还需要桩基、桩基础之间完全脱离，如果桩基础与浅基础共同受力，可以实现负荷的共同分担；另一种是拆除旧桥桩基础，利用旧桥桩基础实现对新桥的拓宽，但是在实际施工中，旧桥拆除难度大且作业工序较为复杂，还会一定程度上降低桥梁实际承载力。所以施工过程中，要求施工单位结合实际情况科学合理的选择基于桥梁墩台改建拓宽旧桥的方法。

新墩台施工会对旧墩台产生一定的影响，如果选择打桩基础，人工打桩方式在打桩过程中会产生较大的振动，对周边旧基础形式有严重影响，旧基础容易出现弯曲、侧移等情况，在打桩过程中必须要提高对打桩速率控制重视度。如果选择明挖施工方式，在墩台拓宽过程中做好新墩台基坑开挖深度的控制，避免有严重坍塌事故出现。如果需要将旧墩台拆除，还需要保留其中稳定部分，避免基坑中进入过多的水导致发生软化。