張波

（天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院佛山分院）

近20年來，我國交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展迅速，較多運(yùn)營中的公路因交通量急劇增長已不堪重負(fù)，須對(duì)其進(jìn)行改、擴(kuò)建。另外，新增高速公路與已建高速公路相交時(shí)須增設(shè)樞紐互通，也須要對(duì)已建高速公路進(jìn)行改、擴(kuò)建。橋梁作為高速公路的重要組成部分，橋梁拼寬技術(shù)相對(duì)路基更為復(fù)雜，施工難度更大，且保通難。因此，橋梁拼寬技術(shù)是高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目能否順利實(shí)施的關(guān)鍵前提。本文通過某大橋橋梁拼寬加固設(shè)計(jì)，為同類型的橋梁擴(kuò)寬改造提供借鑒參考。

1　橋梁設(shè)計(jì)概況

1.1　舊橋概況

某現(xiàn)狀大橋全長100m，跨徑組合為5×20m，橋面總寬12m，橫向布置為0.5m（防撞欄）+11.0m（車行道）+0.5m（防撞欄）。上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁，單幅單跨設(shè)置11片空心板，板高90cm，中板板寬99cm，邊板板寬137cm（懸臂38cm）；橋臺(tái)采用輕型橋臺(tái)，橋墩采用樁柱式橋墩。橋面采用連續(xù)的10cm厚現(xiàn)澆混凝土層，上面鋪設(shè)防水層及10cm厚瀝青混凝土鋪裝層。本次設(shè)計(jì)之初，對(duì)舊橋進(jìn)行了全面的病害調(diào)查，其檢測結(jié)論如下：

舊橋通過荷載試驗(yàn)及極限承載力檢算，現(xiàn)有承載力能滿足正常使用功能，故道路改擴(kuò)建時(shí)，可保留舊橋的上、下部結(jié)構(gòu)繼續(xù)使用。

1.2　橋梁拼寬設(shè)計(jì)原則

（1）安全可靠：原橋按舊規(guī)范設(shè)計(jì)，安全儲(chǔ)備相對(duì)較少。不應(yīng)增加舊橋的荷載。

（2）交通舒適性：新舊橋梁的交匯處在交通車道范圍內(nèi)，需要對(duì)新舊橋梁進(jìn)行可靠的連接，保證交通舒適性。

（3）施工方便：目前橋梁交通繁忙，施工過程中不得中斷交通。1.3拼寬橋梁設(shè)計(jì)概況

擬建拼寬橋梁設(shè)計(jì)采用左幅完全新建，右幅兩側(cè)拼寬形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用與現(xiàn)狀舊橋一致的跨徑組合和結(jié)構(gòu)型式，為5×20m預(yù)應(yīng)力空心板橋，結(jié)構(gòu)簡支，橋面連續(xù)。與拓寬道路相配合，對(duì)護(hù)欄進(jìn)行拆除，刨除瀝青混凝土鋪裝和整體化現(xiàn)澆層，重做橋面鋪裝，通過橋面補(bǔ)強(qiáng)，提高舊橋安全儲(chǔ)備。新建橋梁采用城-A設(shè)計(jì)荷載。

圖1　新舊橋拼寬橫斷面圖

2　新舊橋上下部連接方式的選擇

拼接形式的選擇直接關(guān)系到橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性，直接影響到橋梁的施工和維護(hù)。根據(jù)以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，聯(lián)系主要有三種形式。

2.1　上下部分不連接

優(yōu)點(diǎn)：舊橋與新橋之間沒有聯(lián)系。施工難度低，對(duì)目前交通的影響最小。

缺點(diǎn)：在活荷載作用下，兩橋縱向不均勻撓度，新舊橋梁基礎(chǔ)之間的不均勻沉降，將成為瀝青路面損傷連接的一部分，容易形成縱向裂縫，并穿過橋到錯(cuò)站。

2.2　上下各部分連接

施工時(shí)先將原現(xiàn)澆橋面的一部分拆除，在新橋與舊橋的連接處安裝鋼筋，再與新橋橋面現(xiàn)澆層一起澆筑。舊橋的橋墩、橋臺(tái)梁、系桿通過種植鋼筋與新橋相應(yīng)部位連接，再澆筑混凝土將舊橋與新橋相連。

優(yōu)點(diǎn)：橋與原橋連接，減少了新舊橋梁在各種荷載作用下的不平衡變形。

缺點(diǎn)：由于新舊橋梁上部結(jié)構(gòu)混凝土梁的變形不一致，新舊橋梁的基礎(chǔ)沉降不一致。在下部結(jié)構(gòu)的連接處容易產(chǎn)生裂縫。同時(shí)下部結(jié)構(gòu)采用種植筋技術(shù)，造價(jià)高，施工復(fù)雜。同時(shí)，在當(dāng)前交通不中斷的情況下，有必要考慮如何保證混凝土接頭的質(zhì)量。

2.3　上部結(jié)構(gòu)連接，下部結(jié)構(gòu)未連接

拆除橋面護(hù)欄、鑿除側(cè)邊1m范圍內(nèi)的橋面現(xiàn)澆層內(nèi)，新老橋的接縫處設(shè)置加固鋼，再澆筑新橋橋面現(xiàn)澆層。下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)無聯(lián)系。

優(yōu)點(diǎn)：對(duì)上部結(jié)構(gòu)有利，下部結(jié)構(gòu)單獨(dú)受力，施工方便，降低成本，整體性好，能很好地控制橋面縱向裂縫的產(chǎn)生。

缺點(diǎn)：新舊橋基沉降不均勻易導(dǎo)致聯(lián)系處開裂，影響原有道路交通。需采取有效措施控制新舊橋的混凝土接縫的現(xiàn)澆質(zhì)量和變形。后期養(yǎng)護(hù)和使用過程中應(yīng)特別注意接縫位置的管養(yǎng)和檢查。

第三種連接方法在工程實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用。上部結(jié)構(gòu)梁體之間的緊密連接使其能夠適應(yīng)新舊大橋的不均勻沉降，具有良好的耐久性。需要注意的是，需要采取有效措施來控制地基的沉降。上部結(jié)構(gòu)本身產(chǎn)生的附加內(nèi)力可以通過增加鋼筋和改進(jìn)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)來解決。

因此，本項(xiàng)目的老橋采用第三種連接方式，即上部結(jié)構(gòu)連接，下部結(jié)構(gòu)不連接。

3　上部結(jié)構(gòu)連接方式的選擇

本項(xiàng)目舊橋的上部結(jié)構(gòu)為空心板梁。將舊橋面外側(cè)墻式護(hù)攔拆除并鑿除部分混凝土。新老空心板連接方式考慮以下幾種方案：

3.1　改造邊板為中板（鉸縫鉸接）

首先將現(xiàn)澆橋面板橫向從翼緣邊緣往內(nèi)50cm范圍鑿除，扳起橫向鋼筋，鑿去翼緣，再從預(yù)制板頂面往下一定深度，從板外側(cè)往內(nèi)4～5cm范圍內(nèi)鑿去混凝土，并鑿毛側(cè)面，與之相連一塊新的中板。

這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是拼接后橋梁的橫向布置類似于新建橋梁的橫向布置，在施工期間，交通干擾很小，但鑿除舊橋邊板懸臂及梁體混凝土?xí)r會(huì)對(duì)舊橋產(chǎn)生一定程度上的破壞，需要特殊的空心板設(shè)計(jì)。本方案對(duì)施工要求較高，經(jīng)濟(jì)性稍差。

圖2　改造邊板為中板方案示意圖

3.2　采用原邊板（鉸接）

將舊橋邊板橫移到加寬橋的最外側(cè)，新舊橋間剩余部分重新鋪設(shè)新的梁板，再施工橋面系。

3.3　直接拼加新板（鉸縫鉸接）

鑿除舊橋部分橋面系，在舊橋邊板植筋（預(yù)埋鋼筋），新舊橋通過橋面系鋼筋相連。該方案對(duì)原有橋梁結(jié)構(gòu)的干擾最小，對(duì)舊橋的破壞最小。

圖3　直接拼加新板（鉸縫鉸接）方案

該方案具有施工簡便、周期短、施工干擾少、對(duì)老橋板損傷小等優(yōu)點(diǎn)，較好地保持了其承載能力，缺點(diǎn)是新橋連接體的完整性差、運(yùn)行后容易出現(xiàn)縱向裂縫。

3.4　直接拼加新板（鉸縫剛接）

本方案與前一上方案相似，區(qū)別是本方案在新舊橋間每2m設(shè)置一道寬50cm的橫梁，利用橫梁和橋面鋪裝將新舊橋連接一體。施工前鑿除舊橋邊緣1m范圍橋面鋪裝及整體層，在橫梁位置處的舊橋邊板植筋，新橋邊板預(yù)埋鋼筋，澆筑C50特快硬性混凝土至整體層頂面。

圖4　直接拼加新板（鉸縫剛）方案

本方案的優(yōu)點(diǎn)是拼接后新舊橋的連接較牢固，整體受力好，對(duì)行車影響較少，缺點(diǎn)是造價(jià)較高，施工難度較大，對(duì)新舊橋的結(jié)構(gòu)受力影響較大。

綜合比較，對(duì)空心板梁的拼接推薦改造邊板為中板（鉸縫鉸接）方案進(jìn)行擴(kuò)建。

4　拼寬橋梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）在橋面系設(shè)計(jì)中，拼寬橋與舊橋之間設(shè)置縱向伸縮縫，縱向伸縮縫能適應(yīng)左右兩部分的不同沉降（垂直運(yùn)動(dòng)）和沿橋梁軸向的錯(cuò)位（水平運(yùn)動(dòng)）。避免了整體攤鋪瀝青混凝土面層后在新舊橋交界處產(chǎn)生的縱向裂縫。

（2）考慮到新建拼寬橋梁在運(yùn)營期汽車荷載的作用下，梁體撓度變形、橋梁整體沉降量均大于舊橋，拼寬橋梁設(shè)計(jì)時(shí)充分進(jìn)行了拼寬橋梁的沉降模擬計(jì)算，因舊橋樁基類型為摩擦樁，新建拼寬橋梁采用的摩擦樁樁長比舊橋要長。

（3）新建拼寬橋梁靠舊橋側(cè)邊板需設(shè)置翼板，以滿足拼寬橋蓋梁擋塊所占的橫向距離，確保新舊橋橋面統(tǒng)一完整，同時(shí)翼板需做好強(qiáng)度及變形的核算。

（4）因舊橋空心板梁施工工藝及精度問題，導(dǎo)致新建拼寬橋與舊橋相接處邊板的翼板寬度有一定變化，在施工過程中，必須做到精確測量，精確控制。

（5）橋面系標(biāo)高設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)結(jié)合舊橋現(xiàn)狀橫坡、縱坡，進(jìn)行橋面系的標(biāo)高擬合，在滿足橋梁排水坡向的同時(shí)，還應(yīng)考慮舊橋橋面補(bǔ)強(qiáng)及面層鋪裝的影響。

5　結(jié)束語

橋梁的拓寬關(guān)系到整個(gè)道路改造的成敗，關(guān)系到交通的通暢和國家交通產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，需認(rèn)真對(duì)待改、擴(kuò)建項(xiàng)目，在橋梁受力、縱向接縫施工技術(shù)等關(guān)鍵問題上進(jìn)行了廣泛的比較分析，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、開拓創(chuàng)新，為促進(jìn)公路橋梁整體技術(shù)改革的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。