趙旭東

（中土大地國際建筑設(shè)計有限公司上海分公司，上海市 201315）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷推進，人們生活水平的不斷提高，汽車保有量的逐年上升，城市道路的規(guī)模也隨之?dāng)U大，大量早期已建城市道路已經(jīng)難以滿足日益增長的交通需求。為了滿足擴大的交通需求而進行道路的改擴建工程中，位于道路中的橋梁的拓寬設(shè)計往往成為道路改擴建中的關(guān)鍵節(jié)點，很多時候直接影響方案選擇、工程實施、工程造價和工期。因此對既有橋梁的拓寬設(shè)計進行探究有著十分重要的意義。

橋梁拓寬往往在收集橋梁竣工資料和橋梁檢測報告的基礎(chǔ)上開展設(shè)計。第一種情況：橋梁的竣工資料和檢測結(jié)果表明既有橋梁遠遠不能滿足設(shè)計荷載要求，則應(yīng)選擇拆除新建的方案，這種情況對設(shè)計人員無特別的困難，新建橋梁考慮避讓既有橋梁基礎(chǔ)和已有地下管線即可。第二種情況：橋梁的竣工資料和檢測結(jié)果表明既有橋梁基本能滿足設(shè)計荷載要求，可采用橋梁拼寬的方式，這種情況較為復(fù)雜，可采用的拼寬方式較多，效果也不一樣[1-4]。

1 橋梁橫向拼寬設(shè)計的一般要求

（1）早期已建道路交通壓力較大，尤其是部分交通密集地區(qū)，既有橋梁往往病害較多，其承載能力不一定能滿足實際使用需求，但如經(jīng)技術(shù)狀況評定能維持正常使用功能時，方可考慮對橋梁維護加強后進行擴建拼寬。

（2）市政橋梁進行擴建拼寬時，應(yīng)綜合考慮既有橋梁周邊環(huán)境約束、地下管線、交通需求等多方面制約因素，提出適合的拼寬方案，并進行多方面比較分析。

（3）新、舊橋梁跨徑布置及上、下部結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡量統(tǒng)一，下部墩臺結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量與既有橋梁墩臺外形保持一致，基礎(chǔ)形式應(yīng)綜合考慮施工空間及施工過程中可能對原橋產(chǎn)生的影響，以上海市為例：上海市地區(qū)屬軟土地基，既有道路市政管線排管較多，情況較為復(fù)雜，且部分道路周邊建筑集中，因此拼寬部分橋梁樁基礎(chǔ)應(yīng)盡可能的采用鉆孔灌注樁。

（4）因大多既有橋梁已工作多年，橋梁拼接時，新舊混凝土的收縮徐變作用存在差異，會導(dǎo)致連接斷面產(chǎn)生因收縮徐變引起的附加內(nèi)力；同時，既有橋梁沉降已基本進行完全，新舊橋梁基礎(chǔ)存在沉降差，同樣會產(chǎn)生附加內(nèi)力，嚴(yán)重時會導(dǎo)致連接斷面位置處產(chǎn)生裂縫，降低截面的承載能力。因此設(shè)計時，不應(yīng)忽視新舊混凝土收縮徐變的差異，并控制好新、舊橋梁基礎(chǔ)的不均勻沉降。

（5）近年來多部主要橋梁設(shè)計規(guī)范均已更新，如《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》現(xiàn)行版本為（JTG D60—2015），其中車道荷載取值較以往規(guī)范有一定的增加。而既有橋梁設(shè)計多采用已廢止規(guī)范，橋梁拼接時，應(yīng)根據(jù)所選取的橫向拼寬方式，對既有老橋進行承載能力驗算，確保滿足設(shè)計荷載要求，如不滿足要求，則應(yīng)采取各種技術(shù)措施，確保橋梁運行安全。

2 拼接方式的選擇和應(yīng)用

根據(jù)筆者的工程經(jīng)驗結(jié)合國內(nèi)實施的大量的橋梁改擴建工程，新老橋拼接方式主要有以下三種：

（1）上、下部結(jié)構(gòu)均不連接

新老橋間上部結(jié)構(gòu)及下部結(jié)構(gòu)均不連接，橋面可不連接、設(shè)置伸縮縫或者填縫以及連續(xù)攤鋪橋面鋪裝等方式予以接順。這種拼接方式受力明確，施工過程對老橋基本無影響，且能極大程度的保障施工期間既有橋梁的通行能力。眾多城市道路交通比較繁忙，擴建時常常需考慮施工期間的交通組織問題，為避免對既有道路的通行能力產(chǎn)生影響，該橋梁拼接方式在城市道路改擴建工程中的應(yīng)用較為廣泛。

此種拼接方式受力明確，新老橋間結(jié)構(gòu)不傳遞內(nèi)力，互相不影響，但若采用伸縮縫、填縫、連續(xù)橋面鋪裝時接縫處容易遭到破壞，形成縱向裂縫，維護量大。采用此種拼接方式時建議有條件時采用橋面不連接，即采用單獨橋梁進行拼寬，適應(yīng)大交通量情況下不中斷交通，可有效確?！斑吋訉?、邊通車”。

我們以人民塘橋拓寬為例來看“上、下部結(jié)構(gòu)均不連接”拼接方式的應(yīng)用。人民塘老橋現(xiàn)狀寬度8 m，為雙車道橋梁，不滿足道路規(guī)劃要求。根據(jù)建設(shè)單位要求，對該橋?qū)嵤└臄U建。根據(jù)橋梁檢測報告，該橋總體技術(shù)狀況評定為II類橋梁，即為“有輕微缺損，對橋梁使用功能無影響”。因此采用對老橋進行維修加固后利用老橋，兩側(cè)拼寬的方式進行改擴建，新拼部分橋梁與老橋上下部結(jié)構(gòu)均不連接，對老橋交通不造成影響，真正實現(xiàn)了“邊加寬、邊通車”。拼接方式見圖1。

圖1 上、下部結(jié)構(gòu)均不連接（單位：mm）

（2）上部結(jié)構(gòu)連接、下部結(jié)構(gòu)不連接

新老橋上部結(jié)構(gòu)進行連接，下部結(jié)構(gòu)不予連接。該形式橋面整體性好，同時因橋面寬度增加，既有橋梁各主梁的橫向分布系數(shù)則相應(yīng)減少，提升了既有橋梁的安全系數(shù)。新老下部結(jié)構(gòu)分離，受力相對明確，可忽略新老構(gòu)造間的相互作用，同時減少了下部結(jié)構(gòu)因新老不均勻沉降引起的附加內(nèi)力。

此種拼接方式上部結(jié)構(gòu)建議采用鉸接和加強橋面板的弱連接方式，主要傳遞剪力，新老結(jié)構(gòu)相互影響較小，但新老結(jié)構(gòu)下部的不均勻沉降將直接影響上部結(jié)構(gòu)拼接位置的受力，因此需要采取適當(dāng)?shù)拇胧唇硬糠謽蛄夯A(chǔ)往往比老橋基礎(chǔ)更加強大，以便減少沉降量，拼接部分橋梁上部盡早安裝，并盡可能推遲新老橋上部結(jié)構(gòu)的連接，有條件可采用提前預(yù)壓，以使拼接部分大部分的樁基沉降和混凝土收縮徐變能夠完成，同時可加強橋面鋪裝，以使橋面更加平順。

我們以曹家溝橋拓寬為例來看上部結(jié)構(gòu)連接、下部結(jié)構(gòu)不連接的拼接方式的應(yīng)用。根據(jù)橋梁竣工資料和檢測報告，老橋技術(shù)狀況良好，故選擇加以利用。既有橋梁寬度為14 m，根據(jù)道路改擴建的要求，橋梁改擴建方案將老橋加寬4 m，車行道橋梁寬度達到18 m，以滿足車行道寬度的要求。然后在車行橋兩側(cè)按照“上下結(jié)構(gòu)均不連接”的方式各拼一幅人非橋。車行橋拼寬的方式采用“上部結(jié)構(gòu)連接、下部結(jié)構(gòu)不連接”的方式，上部結(jié)構(gòu)以鉸接方式連接，下部結(jié)構(gòu)不予連接，該形式橋面整體性好，同時因橋面寬度增加，既有橋梁各主梁的橫向分布系數(shù)則相應(yīng)減少，提升了既有橋梁的安全系數(shù)。車行橋拼接方式見圖2。

圖2 上部結(jié)構(gòu)連接、下部結(jié)構(gòu)不連接（單位：mm）

（3）上、下部結(jié)構(gòu)均連接

新老橋上部結(jié)構(gòu)通過鉸接、澆筑濕接縫等方式予以連接，下部結(jié)構(gòu)為剛性連接。該拼接方式整體性好，可避免因不均勻沉降，導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)梁體脫空。但該形式受不均勻沉降影響較大，受力不明確，連接的技術(shù)難度較大。一般多用于地質(zhì)條件較好，不均勻沉降發(fā)生不明顯的狀況。如新老結(jié)構(gòu)不均勻沉降控制不好，則易導(dǎo)致下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力，嚴(yán)重時，可能出現(xiàn)裂縫等病害。

此種拼接方式主要適用于拼寬寬度較窄，拼寬部分獨立受力存在困難，不得不與原結(jié)構(gòu)連接形成共同受力的情況。由于拼接部分橋梁基礎(chǔ)沉降往往大于老橋基礎(chǔ)沉降，會產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力，導(dǎo)致新橋老橋連接部位往往產(chǎn)生過大的變形，因此必須采取適當(dāng)?shù)膽?yīng)對措施。不管是上部結(jié)構(gòu)還是下部結(jié)構(gòu)，拼接橋梁的跨徑、梁板形式、下部結(jié)構(gòu)形式、高度等都必須與老橋保持完全一致。需要注意的是，拼接部分橋梁的基礎(chǔ)應(yīng)該比老橋基礎(chǔ)更加強大，以便減少沉降量，盡量減少對老橋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加內(nèi)力。

我們以紅三港橋拓寬為例來看上下部結(jié)構(gòu)均連接的拼接方式的應(yīng)用。紅三港老橋?qū)挾葹? m，不滿足雙車道通行需求，應(yīng)建設(shè)單位要求進行加寬。根據(jù)橋梁竣工資料和橋梁檢測報告，老橋技術(shù)狀況良好，故選擇利用老橋，以“上、下部結(jié)構(gòu)均連接”的拼接方式進行拓寬，在既有橋梁凈寬度5 m的基礎(chǔ)上加寬2 m，使橋梁凈寬度達到7 m（見圖3）。由于采取了加強基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)盡早安裝、加強橋面鋪裝等措施，橋梁運行多年，拼接部分尚未出現(xiàn)病害。

圖3 上、下部結(jié)構(gòu)均連接（單位：mm）

3 結(jié) 語

根據(jù)多年橋梁改造經(jīng)驗，當(dāng)橋梁拓寬寬度大于等于3 m的拼接部分建議采用獨立受力模式，拼接方式根據(jù)現(xiàn)場實際情況和交通需求，采用上部結(jié)構(gòu)不連接、弱連接或濕接縫連接，下部結(jié)構(gòu)不予連接的拼寬方式；當(dāng)橋梁拓寬寬度小于3 m的拼接部分難以獨立受力或獨立受力效果不佳時，往往將拓寬部分與老橋結(jié)構(gòu)連接，形成共同受力，拼接方式采用上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)均連接的方式。

隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，眾多城市道路已無法滿足使用需求，亟需進行改擴建改造，同時，為保證橋梁改擴建安全合理，設(shè)計需針對各類建設(shè)條件，因地制宜，采用恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計方案以滿足工程需要。國內(nèi)橋梁拼寬設(shè)計發(fā)展已逐漸成熟，橋梁改擴建拼寬技術(shù)也更為多樣，但仍需各設(shè)計人員不斷總結(jié)經(jīng)驗，研究和設(shè)計出更為成熟適用的拼寬技術(shù)，為橋梁事業(yè)的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻。