桥梁加宽加固设计和施工要点研究

李晨、路凌

（1.吉安市公路建设和养护中心吉水分中心，江西吉水331600;2.吉安市公路勘察设计院，江西吉安343000）

1 设计原则

1.1 充分利用原有的结构

对于原桥梁结构进行必要的调查和分析，了解其完整性的情况，检测在实际运营中的各项数据信息，综合了解实际情况，然后确定具体的处理措施。在现场施工设计环节，为了保证工程进度，节约人力、物力等资源，实现原结构的充分利用，以满足当前的交通运行需要，为保障桥梁通行效果起到一定的促进作用。

1.2 明确新桥梁状况

为了使得新旧桥梁的对接施工可以顺利完成，最重要的一个方面就是在桥梁工程中，加强受力条件的分析和研究，保证新旧桥梁工程的温度变形协调一致，从而可以确保加宽工程在施工之后，新旧桥梁结构可以有效地对接使用，保证其应用效果，确保桥梁加宽施工的质量合格，消除一切不利影响，提高运行质量水平。

1.3 受力结构的加固

因为桥梁施工面积增大，桥梁下部支撑结构需要承受的压力也在提高，所以要做好桥梁受力支撑结构的调整和加固处理，并且针对桥梁基础地基或者其他受力支撑结构进行处理，然后根据数据标准展开工艺处理，满足实际运行要求，提高总体质量水平[1]。

2 旧桥加宽设计方法

原桥结构作为改扩建之后的一幅车道运行，然后在旁侧另外建设一幅新的车道桥梁，新建部分的跨径和原桥是对应的。

原桥两侧加宽需要在原桥梁的接长与加宽处理，重点进行桥梁加宽部位的设计与施工。

如果原桥上部结构已经无法再继续使用，需要将上部结构混凝土板全部拆除干净，然后重新进行新面板结构的安装，这种情况下，其一，原桥重新安装新板之后形成一幅车道，然后在另外一旁新建一幅车道；其二，原桥两侧各需要新建一孔桥梁结构[2]。

3 工程实例

某桥梁项目的总长度为615m，其上部结构设计为简支装配式预应力混凝土空心板的结构形式。桥面宽度尺寸为10m，原桥梁结构设计为汽车-20 级、挂车-100 级。整个桥梁项目在运行中发生较为严重的病害，其中有些空心板跨中部位发生横向裂缝的问题，具体采取如下加固施工方案：对于裂缝位置来说，进行粘贴碳纤维布的方式处理，按照当前的加宽施工方式，在桥梁的两侧采取整体对称加宽施工方式，每一侧需要增加4 块空心板，两侧加宽8m，新增的桥跨结构跨径和原桥梁是完全相同的。新增加的预应力空心板横截面根据新标准设计图纸进行设计，比原桥梁空心板结构厚10m，加宽之后桥梁的总宽度为18m，为双向四车道的形式，净宽15m，新旧桥梁结构的空心板连接使用的是企口接缝连接方式。新加宽部分的下部结构则是钻孔灌注桩形式，经过加宽处理之后，该项目为公路二级[3]。

4 桥梁加固施工工艺

碳纤维(CFRP)片材的主要优势就是结构轻、强度高、粘贴比较方便，且不会发生锈蚀的问题，经过试验测定分析，碳纤维布的抗压强度可以达到普通钢材的10 倍以上，同时CFRP 应用到抗弯、抗折、抗震等多种条件下有着非常高的优势，这种材料应用到混凝土桥板结构的加固施工、钢筋腐蚀严重的桥梁修复施工，效果都非常好，碳纤维片材还可以应用混凝土墩柱抗剪、抗压补强、抗震延性补强等方面，及时地进行地震后修复处理，碳纤维材料的表面粘贴工艺是应用粘贴剂将碳纤维布直接粘贴到裂缝的部位上，让桥梁结构形成整体结构。粘贴前使用砂纸进行表面打磨处理，然使用清水冲洗处理，干燥后进行粘贴，满足强度要求。

5 桥梁加宽设计及其施工工艺

桥梁加宽设计主要内容是新旧盖梁、空心板、桥面铺装设计，明确相关的施工工艺，提高桥梁加宽结构质量水平。

5.1 新旧盖梁连接设计及其施工工艺

因为本次桥梁工程中加宽设计新旧盖梁顶部标高存在着一定的差异，新旧盖梁连接无法达到刚性连接的标准。基于此，在新旧盖梁之间设置后浇带结构，并且使用预压工艺的方式，可以有效避免新旧盖梁出现开裂的情况，提高连接的性能和效果。

首先，将原有桥梁盖梁混凝土清理干净，直到清理至外侧支垫石的位置上。同时，在清理的过程中，如果发现缺陷比较大的区域，则需要先对缺陷区域进行修复，恢复其刚度[4]。

其次，对于桥梁盖梁部位清理来说，上排的钢筋紧贴，拆除下部分，钢筋保护层厚度较小的情况下，需要在原有混凝土结构部分进行竖向开槽处理，然后再进行下弯作业，下排钢筋上完部位进行调直处理。

再次，新桥盖梁混凝土在浇筑施工环节，旧桥盖梁外侧支垫石外缘到新建设桥梁支垫石外源部位需要设置后浇带的装置，可以防止因为桥梁沉降而导致新旧盖梁产生附加内力。

最后，在桥空心安装以及桥面铺装施工结束后，需要使用自密实混凝土，经过浇筑后浇带的方式，让新旧盖梁连接，具体如图1所示。

图1 连接设计

5.2 新旧空心板连接设计与施工工艺

在该项目工程中，对于新旧空心板横向连接主要是采取新旧顶底空心板内植筋以及弹性混凝土进行连接的，相关工艺方式如下。

旧桥边板将原桥面结构的插筋保留和新桥面的预留钢筋通过焊接方式连接形成整体；原插筋结构损坏严重的情况下，植入直径为14mm 的HRB335 钢筋，然后和新桥顶面预留钢筋进行焊接方式连接；就桥边板顶部预留或者植入的钢筋间距和原桥梁顶面相同。

旧桥边板两侧需要植入直径为14mm 的HRB335钢筋，然后逐步延伸到缝底的位置上、新板侧部需要设置直径为14mm 的HRB335 钢筋，和预埋钢筋进行连接，然后逐步延伸到缝底，最后和旧桥结构钢筋焊接连接。需要注意的是，在具体操作中为了满足工况需求，针对涉及的相关应力参数要详细计算，保证连接刚度满足承载需求。

新旧桥板横向连接铰缝与新增设的部分桥面铺装使用弹性混凝土材料进行施工，其力学性能见表1。

表1 弹性混凝土力学性能分析

5.3 新旧桥面铺装设计与施工工艺

新旧桥板连接横向0.8m 范围内，混凝土板铺设层厚度在10cm 以上，且铺设双层钢筋网结构。

桥面铺装施工材料是弹性混凝土，保证和新旧桥梁横向铰缝中所应用的弹性混凝土同时浇筑施工。

5.4 空心板加宽预压施工工艺

在具体施工的过程中，为了能够切实地将新旧桥梁基础不均对桥梁结构产生的作用力抵消，减少车辆荷载对连接处造成的拉应力影响，可以在桥面上进行预压操作。在预压应力作用之下，新旧桥梁结构在受到压力下，桥梁基础会出现向上回弹的效果，此类加宽处就会出现一个向上的作用力，这对提升连接效果有积极作用，预压施工工艺如下。

首先，新旧结构盖梁与空心板之间在设置后浇带的过程中，新旧空心板铰缝两侧预留40cm 的宽度，进行桥面水泥混凝土后浇带施工。

其次，新加宽结构在混凝土桥面铺设时，严格执行设计宽度的要求，每一侧的桥墩在1.5m 范围内堆载13t 左右的沙袋，在邻近桥台跨中位置1.2～1.5m范围内，设置6.5t 的砂袋。

再次，连续保持堆载性作用，保证各个结构部位的性能和质量合格。

最后，在施工的环节中，待空心板以及盖梁连接位置铺装的混凝土层强度满足规范要求以后，需要撤除砂袋堆载，此时加宽加固工序完成。

6 结语

本文桥梁经过加宽施工后，运营几年时间，新旧空心板连接部位并未出现裂缝的问题，说明这种加固工艺和方法具备可行性，能够满足桥梁的运行要求，在同类型的桥梁中可以推广使用，为促进我国桥梁事业发展起到积极的作用。