市政桥梁拼宽加固设计方法分析

2020-11-28曹欢

中国建筑金属结构 2020年10期

曹欢

【摘要】橋梁改造需要采用科学的设计，选择合理的方案。对市政桥梁实施拼宽加固，可以提升桥梁的整体承载力和交通运输能力。本文结合实际工程，研究和分析市政桥梁拼宽加固设计方法，希望对相关从业者提供一定的参考和借鉴。

【关键词】市政桥梁;拼宽;加固;设计

在我国经济高速发展的推动下，城市化进程不断加剧，城市人口越来越多，基础建设力度越来越大。在城市发展的过程中，道路交通逐渐成为制约城市发展的因素，交通拥堵越来越严重，给人们的生活造成了很大的困难。解决城市交通问题最有效的方法，就是对市政公路展开全面的改造，从而提升城市道路交通运输量。道路改造中，桥梁的改造是施工的重点，尤其是对原桥梁实施拼宽，更是其中的难点。科学合理对桥梁实施拼宽，既能够有效提升桥梁的通行能力，又可以提高桥梁的承载能力。这就需要设计过程中结合桥梁的实际情况，选择合理的设计和施工方案。

1.工程概况

本文所探讨的市政桥梁，为一座上下分离式断面桥梁，工程总长度达到206.4m。该桥梁的上部结构，以预应力混凝土空心板梁建构，设计跨径为20m，梁板高度为0.85m。桥梁结构中通过铰缝使横向预制板连接起来;主梁上方为厚度10cm的现浇混凝土结构。另外，该桥梁使用的空心板与铰缝的混凝土标号均为C30。本文将以该桥梁为例，就其拼宽加固设计展开探讨和分析。

2.桥梁拼宽的特征与设计准则

2.1 桥梁拼宽的基本特性

（1）我国改革开放以后，经济发展速度非常快，城市化进程日新月异，这也让城市道路交通面临极大的压力。城市交通系统的复杂性不仅体现在市政道路、桥梁等方面，而且体现在各种各样的市政管线等方面涉及面广，变动非常复杂;尤其是一些光缆设施，迁移不但费用较高，而且制约因素很多。在这样的条件下，对于桥梁的改造，应当尽可能地保留桥梁的原结构，尽量将改造简单化。所以针对旧桥实施单侧或双侧拼宽设计，成为一种非常可行的改造方案。需要注意的是，在施工之前，务必针对实际情况展开合理设计，保证道路畅通。

（2）在桥梁拼接加固施工中，因为旧桥梁部分与新建部分，都各自有预制空心板、预制T梁、预制小箱梁、现浇板梁等等构造，所以在设计改造的过程中，务必在保证新旧构造之间相同刚度的基础上展开拼接施工[1]。

（3）现有桥梁因为已经使用了较长的一段时间，所以其基础沉降基本已经处于非常稳定的状态;而新建桥梁部分，基础施工完成以后，会逐渐开始沉降;这样新旧桥梁之间就很容易出现一定的沉降差;设计施工中应当尽可能注意新旧桥梁沉降差，保证其在允许范围内。

2.2 桥梁拼宽设计原则

（1）市政桥梁拼宽加固，务必保证新建的拼宽桥梁的结构与旧桥梁保持一致，包括其跨径、形式等，这样才能使得新旧桥梁在使用过程中的受力状态相同，其结构刚度差处于一定范围，这样桥梁在受到相同受力影响后，其挠度差才能够控制在合理范围内，从而避免新旧桥梁连接的地方发生裂缝[2]。

（2）桥梁的主梁结构改造的主要方案有接缝、横隔板连接、铰接，不同方法有各自不同的特点;在实际改造过程中，务必根据桥梁的实际情况，采用相应的拼宽方法。

（3）在市政桥梁拼宽加固工程设计和施工作业中，务必全面思考拼接方案对桥梁下部结构造成的影响。同时要综合施工影响、施工规模、施工技术、施工难度以及未来的维护等因素，分析和选择最佳的拼宽方案。另外，还必须充分考虑到新老地基的沉降量，新老混凝土的收缩量等影响，通常要求拼宽的新桥梁建设安装完成之后，至少要在三个月以后，才能实施新老桥梁的连接作业，这也是为了最大限度地消除混凝土收缩对桥梁整体结构的影响[3]。

（4）在市政桥梁拼宽加固工程设计和施工作业中，要保证新建桥梁所用的预应力空心板，必须与旧桥主梁保持一致;另外对于拼宽新桥，应当选择桩基础对新桥地基实施有效巩固，从而降低新桥在不均衡受力状况下出现的沉降，最大限度地保证道路交通安全。

（5）在市政桥梁拼宽加固工程设计和施工中，其整个过程都应当将安全、经济、耐用、美观作为始终遵循的准则。

（6）在市政桥梁拼宽加固工程设计和施工之前，应当对旧桥梁的状况展开全面的检查，仅仅从桥梁外观上，就能够非常有效地了解桥梁结构的实际情况。比如通过观察桥梁混凝土外观的完好状况，桥梁表面是否存在表皮脱落现象、桥梁表面是否存在裂缝、桥梁的支座是否出现了变形等等情况，能够对桥梁结构作出较为准确的判断。另外，还可以运用包括载荷试验、超声波检测等方式，对桥梁的结构、受力状况作出更加精确的分析，从而了解桥梁的实际受力状况与标准受力状况之间的不同，进而对桥梁的真实情况作出更准确的判断[4]。

3.市政桥梁的拼宽加固方法

3.1 钢筋混凝土悬臂挑梁

该技术在市政桥梁改造中应用较多，在承载方面有较为显著的优越性。通过建设桥墩，为拼宽提供条件，而且采用这种方式不会对旧桥梁的承重性能造成影响;还可以根据需要，调整桥梁横梁横向系数，或增加钢板的方式，让整个结构的强度得到增加。这种方式的使用，前提是旧桥梁在承载力方面相对较为理想。

3.2 单边新建桥梁

一些桥梁经过多年的使用，老化现象较为严重，承载力也相对较差;对于这类桥梁的改造，往往会选择在旧桥梁的一侧增加新桥梁的方式来实施拼宽加固。然而这汇总加固方式具有较高的技术难度，最大的问题在于如何让新旧桥梁最大限度地连接为一个整体以及如何保证新旧桥梁的平衡性。在实际施工过程中，要最大限度保障外部因素的改变，从而是桥梁的沉降、变形尽可能地减少。并且在建设过程中，往往需要对施工区域的气候、地质、水文保持密切关注[5]。

3.3 边梁或边拱设计

这种方式具体的应用就是拆除原桥梁单侧或双侧护栏或道路然后以边梁或边拱的方式对其实施拼宽，并以铰接方式完成拼宽结构与主结构的连接。这种方式下，原桥梁的载荷能力不会因为改造而发生变化。这种方法虽然从应用上来看非常便捷，但是其最大的问题在于难以保障桥梁的平衡载荷问题。

4.桥梁拼宽设计方案分析

4.1 湿接缝连接方案的基本操作

湿接缝连接方案是应用非常广泛的一种方案，在施工过程中，需要首先在旧桥梁结构外侧，完成连接钢筋的安装，然后将连接钢筋与预埋钢筋采用焊接的方式连接在一起;最后再以45cm宽的混凝土，在新旧桥梁接缝位置完成浇筑并确保其平整性。

采用湿接缝连接，能够最大限度地保证新旧桥梁在施工完成以后成为一个有机整体，而且以这种方案拼宽加固的桥梁，新旧部分所受外力几乎是相同的。

4.2 铰缝连接方案的具体操作

如果选择使用铰缝连接，则需要首先针对旧桥梁边板外侧腹板混凝土实施凿除作业，然后将原桥梁的边板替换为预制中板。另外在新旧桥梁接缝处，需要留出一个宽度在5cm左右的缝隙，然后以混凝土浇筑的方式，完成新旧桥梁的结构连接作业。

4.3 横隔板连接方案的具体操作

这种方法的具体操作方式是在新旧桥梁空心板主梁接缝处顶端部分，在与顶端相隔2m，中间部分4m位置，设置一个混凝土横隔板，然后再将新旧桥梁的结构连接起来，从而使得新旧桥梁在使用中保持相同的受力狀况。

5.拼宽设计注意事项

（1）设计展开之前，设计人员务必全面收集和分析旧桥梁的结构数据，并将这些数据作为设计的重要参考信息。