胡鐵山　何博文

(1.湖北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院　武漢　430051；　2.中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司　武漢　430056)

新標(biāo)準(zhǔn)下普通公路單幅標(biāo)準(zhǔn)跨徑橋梁改擴(kuò)建總體設(shè)計(jì)方案探討

胡鐵山1何博文2

(1.湖北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院武漢430051；2.中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司武漢430056)

摘要隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)和路橋事業(yè)的發(fā)展，我國(guó)公路基礎(chǔ)建設(shè)重點(diǎn)向普通公路改擴(kuò)建轉(zhuǎn)移；加上新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，使得橋梁改擴(kuò)建成為普通公路改擴(kuò)建的重點(diǎn)及難點(diǎn)。文中總結(jié)了新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)橋梁改擴(kuò)建的新要求，確定了橋梁改擴(kuò)建的原則，通過(guò)具體工程實(shí)例探討了橋梁主體結(jié)構(gòu)和橋面鋪裝的改擴(kuò)建方案。

關(guān)鍵詞新標(biāo)準(zhǔn)普通公路橋梁工程橋梁拓寬橋面鋪裝

近年來(lái)，我國(guó)公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)迅速發(fā)展，公路營(yíng)運(yùn)里程大大提高，截至2011年底，全國(guó)公路總里程達(dá)到410.6萬(wàn)km，其中國(guó)家高速公路6.4萬(wàn)km，普通國(guó)道10.6萬(wàn)km。未來(lái)規(guī)劃國(guó)家高速公路11.8萬(wàn)km，其中已建成7.1萬(wàn)km，在建約2.2萬(wàn)km，待建約2.5萬(wàn)km，分別占60%、19%和21%；未來(lái)規(guī)劃普通國(guó)道26.5萬(wàn)km，其中利用原國(guó)道10.4萬(wàn)km、原省道12.4萬(wàn)km、原縣鄉(xiāng)道2.9萬(wàn)km，合計(jì)占規(guī)劃里程的97%，其余3%約0.8萬(wàn)km需要新建；達(dá)到二級(jí)及以上技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的普通國(guó)道路線約占60%，按照未來(lái)基本達(dá)到二級(jí)及以上標(biāo)準(zhǔn)測(cè)算，共約10萬(wàn)km需要升級(jí)改造[1]。從長(zhǎng)期來(lái)看，我國(guó)高等級(jí)公路建設(shè)將逐步放緩，國(guó)家將進(jìn)一步將投資重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到普通國(guó)省干線的改造上，加大國(guó)省道改造力度，提升技術(shù)等級(jí)，重點(diǎn)提高國(guó)省道二級(jí)及以上公路比例，加快實(shí)施縣通二級(jí)公路建設(shè)，更好地在國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和人民生活水平提高方面發(fā)揮重要的作用。

在普通公路的改擴(kuò)建過(guò)程中，橋梁的改擴(kuò)建是公路升級(jí)的瓶頸工程，并且多為單幅標(biāo)準(zhǔn)跨徑橋梁。對(duì)于老橋，如果拆除重建，不僅會(huì)嚴(yán)重影響現(xiàn)狀交通，而且還有造價(jià)高、工期長(zhǎng)等弊端。因此，如老橋經(jīng)過(guò)升級(jí)改造后能滿足當(dāng)前規(guī)范及荷載要求，可以對(duì)老橋進(jìn)行改擴(kuò)建。

本文以普通公路橋梁改擴(kuò)建作為工程背景，對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)下普通公路單幅標(biāo)準(zhǔn)跨徑橋梁主體結(jié)構(gòu)與橋面鋪裝改擴(kuò)建方案進(jìn)行探討。

1　新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)橋梁改擴(kuò)建的規(guī)定

2014版《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(以下稱為《新標(biāo)準(zhǔn)》)于2015年1月1日起施行，其在2003版《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》基礎(chǔ)上，做了相應(yīng)的修改調(diào)整，且對(duì)普通公路標(biāo)準(zhǔn)跨徑橋梁改擴(kuò)建有了新的要求，主要包括以下方面[2-3]。

(1) 荷載等級(jí)。將原規(guī)范中二級(jí)公路的荷載等級(jí)由公路-II級(jí)調(diào)整為公路-I級(jí)，其他不變。

(2) 荷載標(biāo)準(zhǔn)。將原規(guī)范中當(dāng)橋涵計(jì)算跨徑小于或等于5m時(shí)公路-I級(jí)車道荷載中的集中荷載Pk由180kN調(diào)整為270kN，其他不變。

(3) 橫向車道布載系數(shù)。增加橫向布載車道數(shù)為1條時(shí)的橫向車道布載系數(shù)，為1.2。

(4) 設(shè)計(jì)原則。安全、耐久、適用、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和美觀，增加了耐久原則，強(qiáng)調(diào)全壽命設(shè)計(jì)。

(5) 橋涵改擴(kuò)建規(guī)定：

①新建橋涵(含拼接新建部分)應(yīng)滿足現(xiàn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

②對(duì)直接利用的原有橋涵，應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估并滿足原設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)要求，二、三、四級(jí)公路提高等級(jí)時(shí)其極限承載能力應(yīng)滿足或采用加固措施后滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。

③拼接加寬利用的原有橋涵，應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估并滿足原設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)要求，且其極限承載能力應(yīng)滿足或采取加固措施后滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求。

④整體拼接橋梁的橋下凈空，不應(yīng)小于原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

⑤對(duì)直接利用或拼接加寬的橋涵應(yīng)提出有針對(duì)性的運(yùn)營(yíng)管理和維護(hù)措施。

2　橋梁改擴(kuò)建設(shè)計(jì)原則

橋梁改擴(kuò)建包括主體和橋面鋪裝，主體結(jié)構(gòu)改擴(kuò)建方案參照以下原則確定[4]。

(1) 按照新標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)老橋進(jìn)行全面檢測(cè)評(píng)估，需滿足原設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)要求，且其極限承載能力應(yīng)滿足或采取加固措施后滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求，方能拼接拓寬。

(2) 拼接部分上部結(jié)構(gòu)一般采用同跨徑，同截面類型結(jié)構(gòu)在老橋單側(cè)或雙側(cè)加寬拼接，并保持新老結(jié)構(gòu)在平、縱、橫上順適拼接。

(3) 拼接部分下部結(jié)構(gòu)根據(jù)實(shí)際情況采用，可優(yōu)先采用與老橋同類型下部結(jié)構(gòu)，拼接部分墩臺(tái)盡量保持和老橋墩臺(tái)在同一個(gè)橫斷面上，樁中距滿足規(guī)范要求。

(4) 主體結(jié)構(gòu)一般采用上部結(jié)構(gòu)相聯(lián)，下部結(jié)構(gòu)分離的方式拼接拓寬。

橋面鋪裝改造方案參照以下原則確定：

(1) 新老橋采用相同類型橋面鋪裝，橋面連續(xù)，平整，確保橋面行車舒適度、美觀等要求。

(2) 根據(jù)老橋?qū)嶋H情況，設(shè)置連續(xù)橋面防水層，合適的橋面橫坡等排水設(shè)施，確保橋面排水通暢。

(3) 在保證橋面鋪裝強(qiáng)度、剛度及全壽命周期的前提下，盡量減小橋面鋪裝增加的二期恒載。

(4) 在不良地基橋段，為了適應(yīng)新老橋不均勻沉降、穩(wěn)定周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，橋面鋪裝可以遵循“一次設(shè)計(jì)，分期修建”的方案。即在沉降周期內(nèi)(3～5年)根據(jù)新老橋不均勻沉降量的需要加鋪橋面鋪裝，確保橋面系的平整度。

3　工程背景

某橋?yàn)閱畏鶚?，按照老?guī)范標(biāo)準(zhǔn)修建，跨徑組合為17×20m，橋長(zhǎng)346m，上部構(gòu)造采用1.25m寬、20m長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)空心板；下部構(gòu)造橋墩采用柱式墩，橋臺(tái)采用柱式臺(tái)，墩臺(tái)基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為公路-I級(jí)，橋面總寬19m，采用5.5cm瀝青混凝土+10cmC50混凝土橋面鋪裝，雙向2%橫坡，目前該橋已竣工。根據(jù)項(xiàng)目需要，該橋需改擴(kuò)建為橋?qū)挒?3m，10cm瀝青混凝土+10cmC50混凝土橋面鋪裝，已進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估并滿足原設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)要求，且其極限承載能力滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4　橋梁主體結(jié)構(gòu)改擴(kuò)建

橋梁改擴(kuò)建應(yīng)該首先考慮主體結(jié)構(gòu)的拼接方案，主體結(jié)構(gòu)的拼接方案不僅需要考慮新老橋主體結(jié)構(gòu)形式，拼接方式，還要考慮新老橋之間的連接方式；另外，由于老橋的沉降，新橋的施工誤差以及相關(guān)不確定因素，在施工建設(shè)期間需根據(jù)實(shí)際情況作出相應(yīng)調(diào)整。因此，橋梁改擴(kuò)建中涉及到的主體結(jié)構(gòu)的改擴(kuò)建設(shè)計(jì)涉及的因素多，難度大，是改擴(kuò)建中的重點(diǎn)和難點(diǎn)?；谝陨显瓌t，對(duì)本項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)拓寬方案進(jìn)行具體分析。

(1) 進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估并滿足原設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)要求，且其極限承載能力滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求，荷載等級(jí)仍為公路-I級(jí)，未升級(jí)，可以進(jìn)行拼接拓寬。

(2) 拼接部分上部結(jié)構(gòu)采用與老橋同類型、同跨徑的7×20m空心板。

(3) 考慮到本次僅擴(kuò)寬4m，如采用雙邊拓寬，每邊只有2m，降低了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，增加了下部結(jié)構(gòu)的造價(jià)，而且新老橋的下部結(jié)構(gòu)樁中距僅為3m，不能滿足規(guī)范要求，鑒于此，本次采用單邊拓寬，見圖1。

圖1　主體結(jié)構(gòu)拼接形式(單位：cm)

(4) 新老橋主體結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)連接，下部結(jié)構(gòu)不連接，這樣可以增強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的整體性，又可使下部結(jié)構(gòu)各自受力，減小不均勻沉降引起的次內(nèi)力，避免了橋面縱向裂縫的產(chǎn)生[5]。

5　橋面鋪裝改擴(kuò)建

橋面鋪裝改造不僅要考慮其類型、整齊性、舒適性及二期恒載增加量，還要考慮橋面排水；另外，后期由于新老橋之間的不均勻沉降也會(huì)引起橋面鋪裝的錯(cuò)位，這些都是橋面鋪裝改造應(yīng)該考慮的因素，基于以上原則，對(duì)本項(xiàng)目橋面鋪裝做了3個(gè)比選方案：

(1) 方案一。如圖2所示，在橫幅布置上，將該橋梁設(shè)計(jì)中心線向右移2.0m，與本項(xiàng)目路線順接。在橋面上，調(diào)整橋面鋪裝層厚度，即將橋面改建成雙向(等寬)2%橫坡(橋面排水效果較好)，改建后橋梁左側(cè)橋面鋪裝為10cm瀝青混凝土+10cmC50 混凝土，橋梁右側(cè)橋面鋪裝為10cm瀝青混凝土+18cmC50混凝土，橋面與路面順接，行車舒適性及安全性較好。該方案作了橋面鋪裝層的調(diào)整，右側(cè)加鋪8cm混凝土，由橋面鋪裝引起的二期恒載約126.440kN/m。

圖2　橋面鋪裝改建方案一橫斷面示意圖(單位：cm)

(2) 方案二。如圖3所示，在橫幅布置上，利用原橋梁設(shè)計(jì)中心線，在橋頭通過(guò)設(shè)置漸變段與本項(xiàng)目路基中心線連接，行車舒適性及安全性一般。在橋面上，利用原橋面橫坡，將橋面改建成雙向(不等寬：左側(cè)9.5m，右側(cè)13.5m)2%橫坡(橋面排水效果一般)，改建之后橋梁橋面鋪裝為10cm瀝青混凝土+10cmC50混凝土。由橋面鋪裝層引起的二期恒載約103.400kN/m，該方案橋面與路面順接不暢，橋面右側(cè)承水面積較大，不利于雨季排水，同時(shí)，行車道變化會(huì)導(dǎo)致一定行車安全隱患。

圖3　橋面鋪裝改建方案二橫斷面示意圖(單位：cm)

(3) 方案三。如圖4所示，在橫幅布置上，將該橋梁設(shè)計(jì)中心線向右移2m，與本項(xiàng)目路線順接，行車舒適性及安全性較好。在橋面上，調(diào)整橋梁支座墊石的厚度將橋面改建成雙向(等寬)2%橫坡(橋面排水效果較好)，改建之后橋梁橋面鋪裝為10cm瀝青混凝土+10cmC50混凝土。改建之后橋面與路面順接，由橋面鋪裝層引起的二期恒載約103.400kN/m，該方案施工工藝復(fù)雜，改建費(fèi)用較高。

將以上3種方案進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果見表1。

圖4　橋面鋪裝改建方案三橫斷面示意圖(單位：cm)

方案造價(jià)/萬(wàn)元二期恒載/(kN·m-1)行車舒適性行車安全性橋面排水效果施工工藝改建后承載能力推薦一563.92126.440好好好簡(jiǎn)易滿足規(guī)范要求二549.19103.400一般一般一般簡(jiǎn)易滿足規(guī)范要求方案一三683.34103.400好好好復(fù)雜滿足規(guī)范要求

綜合以上3種方案，從改建成本、二期恒載、行車舒適性、行車安全性、橋面排水、施工工藝等角度出發(fā)，推薦方案一對(duì)橋面鋪裝進(jìn)行改擴(kuò)建。

6　結(jié)語(yǔ)

(1) 隨著我國(guó)公路基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展，建設(shè)重點(diǎn)將進(jìn)一步向普通公路改擴(kuò)建傾斜，其中橋梁改擴(kuò)建為瓶頸工程，是改擴(kuò)建的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

(2) 隨著新標(biāo)準(zhǔn)的頒布實(shí)施，對(duì)橋梁改擴(kuò)建有了新的要求，工程建設(shè)者應(yīng)面向未來(lái)，更新知識(shí)，靈活運(yùn)用新標(biāo)準(zhǔn)。

(3) 橋梁改擴(kuò)建包括主體結(jié)構(gòu)和橋面鋪裝2部分，本文確定了改擴(kuò)建的原則，在具體工程實(shí)例的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探討了主體結(jié)構(gòu)的拼接方案，橋面鋪裝的改建形式，希望對(duì)類似的項(xiàng)目有所幫助。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2015-04-23

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.04.008