周振宇

摘要：文章針對(duì)高速公路橋梁加寬拼接技術(shù)從橋梁加寬拼接方式的類(lèi)型及特點(diǎn)，上部結(jié)構(gòu)連接帶構(gòu)造形式，天津地區(qū)橋梁加寬拼接技術(shù)應(yīng)用幾方面進(jìn)行簡(jiǎn)要敘述。

關(guān)鍵詞：高速公路 橋梁加寬 拼接技術(shù)

隨著交通量的不斷增加，許多高速公路都面臨著改建、擴(kuò)建、提升道路等級(jí)的問(wèn)題。構(gòu)筑物在公路建設(shè)中起著控制性的作用，橋梁構(gòu)筑物的加寬，如何保證加寬后結(jié)構(gòu)的良好運(yùn)營(yíng)性能是改擴(kuò)建工程中的難點(diǎn)和重點(diǎn)，因此，橋梁加寬拼接技術(shù)的研究對(duì)目前我國(guó)公路工程建設(shè)具有重要的意義。

1 橋梁加寬拼接方式的類(lèi)型及其特點(diǎn)

高速公路橋梁新舊兩者結(jié)構(gòu)之間的拼接方式，這是高速公路橋梁加寬技術(shù)的重點(diǎn)，目前國(guó)際上通行的加寬拼接方式有三種。

1.1 上、下部結(jié)構(gòu)均不連接

廣佛高速公路1999年擴(kuò)建橋梁加寬拼接即采用這種拼接方法。

上、下部結(jié)構(gòu)均不連接的優(yōu)點(diǎn)：新橋與舊橋各自受力、互不影響，簡(jiǎn)化了施工程序，減小了連接的施工難度，基本不影響原高速公路的交通。缺點(diǎn)是：活載作用下新舊橋撓度不同，新舊橋之間的橋面鋪裝層容易破壞，從而形成縱向裂縫和橫向錯(cuò)臺(tái)，影響行車(chē)安全，后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用大。廣佛高速公路通車(chē)時(shí)間不久即出現(xiàn)上述嚴(yán)重病害。

1.2 上、下部結(jié)構(gòu)均連接在一起

如前蘇聯(lián)、日本等國(guó)在橋梁加寬、擴(kuò)建時(shí)部分采用此方法，并制作了標(biāo)準(zhǔn)圖集。本方法可以暫時(shí)解決行車(chē)平順過(guò)渡的問(wèn)題，但因在施工階段舊橋仍維持交通，行車(chē)使橋梁反復(fù)上下振動(dòng)，與舊橋連成整體的鋼筋容易對(duì)連接部位混凝土質(zhì)量造成影響。在使用階段，車(chē)輛在新舊橋上行駛的頻率不一致而造成振動(dòng)差異，以及因新、舊橋混凝土的齡期不同而存在沉降差等原因，使新、舊橋連接部位在復(fù)合荷載的作用下，很容易造成混凝土出現(xiàn)縱向不規(guī)則裂縫，進(jìn)而降低結(jié)構(gòu)的耐久性，影響橋梁的壽命。這種連接方式還有一個(gè)問(wèn)題，即在不封閉交通情況下如何保證混凝土的澆注質(zhì)量，是普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。

上、下部結(jié)構(gòu)均連接在一起的優(yōu)點(diǎn)：新橋與舊橋上、下部結(jié)構(gòu)均連成整體，減少了基礎(chǔ)不均勻沉降、活載等荷載作用下新舊橋連接處的不均勻變形。缺點(diǎn)是：新舊橋下部結(jié)構(gòu)連接剛度大，在混凝土收縮徐變、基礎(chǔ)不均勻沉降等荷載作用下，連接部位易產(chǎn)生裂縫，影響結(jié)構(gòu)的耐久性。這種連接方式可在地質(zhì)條件好的地區(qū)采用。

若加寬橋梁基礎(chǔ)持力層位于堅(jiān)硬基巖上，基礎(chǔ)沉降值較小，新舊橋梁之間不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大沉降差，該方案的不利影響不顯著，可較好的發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。若基礎(chǔ)持力層位于軟土地基上，加寬橋梁基礎(chǔ)沉降明顯大于舊橋，沉降持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，使用期間沉降不易穩(wěn)定，則不宜采用該方案。沈大高速公路即采用這種加寬方式。

1.3 上部結(jié)構(gòu)連接、下部結(jié)構(gòu)不連接

上部結(jié)構(gòu)連接、下部結(jié)構(gòu)不連接主要的方式有：新舊橋主梁柔性連接、新舊橋主梁半剛性連接、新舊橋主梁剛性連接、不同上部結(jié)構(gòu)形式的拼接。

上部結(jié)構(gòu)連接、下部結(jié)構(gòu)不連接的優(yōu)點(diǎn)：新橋與舊橋上部結(jié)構(gòu)連接，利于上部結(jié)構(gòu)整體受力，行車(chē)安全舒適；下部結(jié)構(gòu)分離，可減小混凝土收縮、徐變、基礎(chǔ)不均勻沉降等引起的附加應(yīng)力對(duì)下部結(jié)構(gòu)的影響。這種加寬方式的關(guān)鍵是確定上部結(jié)構(gòu)合理的連接方式，同時(shí)采取措施控制基礎(chǔ)沉降。合理的連接方式，指上部結(jié)構(gòu)的連接采用鉸接還是剛接，若采用剛接，需選取合適的連接剛度。這種連接方式已在滬寧高速公路江蘇段、連霍高速公路鄭州段、京港澳高速公路安陽(yáng)至新鄉(xiāng)段等多個(gè)改擴(kuò)建工程中采用，根據(jù)通車(chē)后幾年的觀察，采用該法施工的橋面使用情況較好，未出現(xiàn)縱向裂縫。

2 橋梁加寬拼接中的上部結(jié)構(gòu)連接帶構(gòu)造形式

目前，國(guó)內(nèi)外在橋梁擴(kuò)建工程中新舊橋上部結(jié)構(gòu)連接帶的形式主要有不設(shè)連接帶、剛性連接帶以及橋面板間剛性連接、半剛性連接或搭接等連接方式。不同連接帶構(gòu)造形式有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。

2.1 不設(shè)連接帶

不設(shè)連接帶，即新舊上部結(jié)構(gòu)不連接，主要有以下兩種構(gòu)造形式。

2.1.1 新舊結(jié)構(gòu)間留一條縱縫，或用鋼板包邊

采用這種連接帶構(gòu)造形式的高速為廣州北環(huán)高速。這種連接形式需要采用剛性路面，可以解決啃邊問(wèn)題，但不能解決新舊橋撓度差問(wèn)題，且高速行車(chē)時(shí)容易打滑，行車(chē)安全性降低。在縱縫左右一定范圍內(nèi)重鋪橋面鋪裝，在縱縫上布置橫向鋼筋來(lái)實(shí)現(xiàn)新舊結(jié)構(gòu)的連接，如俄羅斯許多橋梁的加寬就是采用這種方式。這種連接方式要求結(jié)構(gòu)跨徑較小，相對(duì)撓度差較小，不然易造成橋面開(kāi)裂。俄羅斯規(guī)定，對(duì)于使用期限不超過(guò)10年的臨時(shí)性橋梁，才容許采用無(wú)橫向連接的方式。

2.1.2 用縱向伸縮縫連接

這種做法在歐洲及香港均較為成功，其要求橋面鋪裝采用剛性橋面。廣佛擴(kuò)建時(shí)也用此方法嘗試了一座橋，由于是柔性橋面，不成功，并且造價(jià)很高。目前國(guó)外通常采用的是英國(guó)生產(chǎn)的BRITFLEX系列伸縮縫，造價(jià)近2400元/m，在國(guó)內(nèi)不宜大范圍推廣。國(guó)內(nèi)的橋梁工作者一直都在對(duì)橋梁伸縮裝置進(jìn)行研制與開(kāi)發(fā)。并且，也開(kāi)發(fā)出了許多優(yōu)質(zhì)的橋梁伸縮裝置。今后，還要加強(qiáng)這方面的新材料和新技術(shù)的研究。

2.2 剛性連接帶

如前蘇聯(lián)、日本等國(guó)在橋梁加寬、擴(kuò)建時(shí)部分采用此方法。按照此種方法連接方式對(duì)橋梁加寬時(shí)，下部結(jié)構(gòu)一般均按加寬后的寬度一次建成。這種加寬方式有一個(gè)問(wèn)題，即在不封閉交通情況下如何保證混凝土的澆注質(zhì)量。日本規(guī)定只有在施工時(shí)由于車(chē)輛通行引起的相對(duì)撓度差在0.2㎜以下時(shí)，才容許在通車(chē)狀態(tài)下澆注混凝土。國(guó)內(nèi)也正在著手研究抗撓動(dòng)混凝土，但尚未有成果。

2.3 新舊結(jié)構(gòu)橋面板間剛性連接、半剛性連接或搭接

如前蘇聯(lián)在簡(jiǎn)支梁橋加寬、擴(kuò)建是部分采用此方法。近年來(lái)，由于橋梁維修加固中新材料、新技術(shù)的發(fā)展，特別是植筋技術(shù)、界面膠結(jié)技術(shù)及FRP技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，為新舊結(jié)構(gòu)橋面板的剛性連接、半剛性連接注入了新的生命力。對(duì)新舊橋梁橋面半剛性連接或半剛性連接形成的組合構(gòu)件，在新舊混凝土交接界面內(nèi)應(yīng)力的傳遞是一個(gè)關(guān)鍵性的問(wèn)題，新舊混凝土不同的收縮和溫度效應(yīng)是引起組合構(gòu)件四周的新混凝土開(kāi)裂、剝落的主要原因。但是通過(guò)表面處理和界面約束，可以提高新舊混凝土的粘結(jié)。在1991～1992年間，瑞士的Menno研究了加固梁的新舊混凝土之間粘結(jié)劑的力學(xué)性能；Tschegg對(duì)立方體混凝土試塊進(jìn)行單軸劈裂試驗(yàn)，研究不同舊混凝土表面處理方法對(duì)其界面力學(xué)性能的影響。這些研究表明，混凝土表面受力方式對(duì)新舊混凝土界面的力學(xué)性能影響較大，采用界面膠及錨拴植筋技術(shù)在實(shí)橋加寬中已得到應(yīng)用。

3 天津地區(qū)高速公路橋梁加寬拼接技術(shù)應(yīng)用

考慮到天津?yàn)榈湫偷能浲恋貐^(qū)，基礎(chǔ)沉降較大，橋梁結(jié)構(gòu)加寬宜采用下部結(jié)構(gòu)分離、上部結(jié)構(gòu)連接的加寬方式。天津目前已實(shí)施加寬的高速公路為津?yàn)I高速公路和長(zhǎng)深高速公路天津段。以上2條高速公路橋梁結(jié)構(gòu)加寬拼接的原則均為：同結(jié)構(gòu)、同跨徑、上連下不連，即新橋采用與舊橋相同的結(jié)構(gòu)形式，相同的跨徑布置，上部結(jié)構(gòu)連接，下部結(jié)構(gòu)分離，圖3-1，圖3-2為津?yàn)I高速公路中板梁和T梁橋加寬拼接設(shè)計(jì)實(shí)例，照片3-1，照片3-2為加寬后橋梁現(xiàn)場(chǎng)情況。津?yàn)I高速公路于2011年6月通車(chē)，通車(chē)1年后通過(guò)對(duì)津?yàn)I高速公路全線(xiàn)橋梁的檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)新舊橋梁拼接部位出現(xiàn)開(kāi)裂等影響橋梁安全的病害，橋梁狀況良好，證明橋梁加寬拼接采取上部結(jié)構(gòu)連接，下部結(jié)構(gòu)分離的技術(shù)可行，合理。目前，此項(xiàng)加寬拼接技術(shù)正在唐津高速公路天津段實(shí)施。

4 結(jié)語(yǔ)

合理選擇橋梁加寬拼接方式，是高速公路橋梁加寬工作中的第一步，除此之外，橋梁拼接技術(shù)涉及的因素很多，因此，在橋梁拼接技術(shù)研究和應(yīng)用中綜合考慮各種因素，通過(guò)多方面的分析研究，因地制宜，慎重選擇合理的橋梁拼接技術(shù)方案，確保橋梁安全。

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