廣東省交通規(guī)劃設計研究院股份有限公司，廣東 廣州 510507

橋梁拼寬從形式上可以分為兩類，一類是在原橋的旁邊新建一座橋梁；一類是將原有橋梁的附屬結構拆除，然后進行加寬。二者在形式上主要是分離與整體的區(qū)別。橋梁拼寬后其整體結構的優(yōu)點是造價低、占地少，節(jié)省資源；缺點是施工過程中會對原橋通行能力造成影響，結構受地基沉降影響較大。橋梁拼寬分離式結構的優(yōu)點是原橋與新建橋梁各自獨立，干擾性較小，地基帶來的不均勻沉降影響較?。蝗秉c是資金和物資投入較大，占地較多。兩種形式各有優(yōu)缺點，可以根據(jù)項目特點和地形限制以及資金投入等情況進行選擇。

1 箱梁拼接形式及受力特性

1.1 箱梁拼接原則

影響橋梁拼寬的因素有很多，如施工期間交通不能中斷；新舊結構變形要協(xié)調(diào)，共同受力；與路基、路面、附屬設施等共同施工以確保工期。因此，橋梁拼寬施工時應依據(jù)以下原則：（1）新舊橋梁組合后的整體性應滿足要求。（2）新舊橋梁的荷載等級應統(tǒng)一，前期準備工作應對原有橋梁進行結構驗算。（3）橋梁在建設時應考慮基礎形式和地基承載力，原則上采用樁基礎；地基土質(zhì)比較好的時候，基礎形式可以和原橋類似或相同，但應保證新橋基礎沉降不宜過大，舊橋基礎不受擾動，新舊橋拼接后基礎工作能夠協(xié)調(diào)[1]。（4）橫隔板的強度、剛度都比較高，主要作用是使新舊橋的橫向連接更穩(wěn)定，承擔主梁部分荷載。但是橫隔梁的柔性較差、變形能力低，在拼接過程中易形成應力集中而發(fā)生脆性破壞，因此橋梁拼接部位宜采用邊梁形式[2]。另外，新建結構之間可采用橫隔板。

1.2 上部結構受力影響因素

（1）拼寬橋與原橋的不均勻沉降。橋梁后期的基礎沉降是不可避免的。由于拼寬橋和原橋建造時間的差異，因此會存在沉降差，這也是導致新舊橋不能協(xié)同工作的一個主要原因。拼寬T梁橋內(nèi)力會受到新舊橋沉降差的嚴重影響，而影響最為嚴重的是T梁橫隔板。在施工過程中應盡量減少橋梁基礎的沉降量，如使用樁基礎，增大樁長、樁徑。施工前應嚴格進行高強度地基處理，如強夯法、換填地基等。（2）混凝土的收縮徐變?；炷翝仓瓿珊蟊旧泶嬖谑湛s徐變的特性，新舊橋連接部位的混凝土收縮徐變存在齡期差，舊橋混凝土會制約新橋混凝土的收縮徐變，從而導致新舊橋連接部的受力情況發(fā)生改變，使附加應力增大[3]。因此，在拼接時應充分考慮新舊橋混凝土的齡期差。

2 偏載系數(shù)計算分析

2.1 工程概況

文章所依據(jù)的工程是某地區(qū)改造工程中某拼寬橋，全橋長為48.5m+70m+40.5m，建成后橋寬57.5m，設計車速為40km/h，人群荷載為2.9kN/m2；原橋結構為單箱雙室，新橋結構為單箱單室。新橋長為48.5m+70m+40.5m單箱單室的連續(xù)箱梁結構，各個截面參數(shù)如表1所示。

表1 箱梁參數(shù) 單位：m

2.2 粱格模型建立

文章利用Midas Civil建立橋梁模型（如圖1所示），然后對必要驗算節(jié)點進行計算，并對截面參數(shù)進行修正。

圖1 橋梁模型

2.3 偏載系數(shù)分析

偏載作用下，截面出現(xiàn)的最大應力值和平均應力值的比稱為應力增大系數(shù)；相同推理下可得出撓度增大系數(shù)。橋梁的偏載系數(shù)就是通過這兩個系數(shù)得到的。橋梁的控制截面如圖2所示。

圖2 橋梁控制截面

（1）通過建模分析計算可以得到，新橋在拼接前截面Ⅰ-Ⅰ和Ⅲ-Ⅲ的撓度偏載系數(shù)分別為1.11和1.0；鉸接后，截面Ⅰ-Ⅰ和Ⅲ-Ⅲ的偏載系數(shù)分別為1.05和1.03；剛接后，截面Ⅰ-Ⅰ和Ⅲ-Ⅲ的偏載系數(shù)分別為1.05和1.02。因為截面Ⅱ-Ⅱ是支座截面，所以忽略撓度偏載系數(shù)的影響。由計算結果可得，無論是鉸接還是剛接，橋梁的剛度均有不同程度的提高，橋梁的偏載系數(shù)也有所降低，這樣可以減少資源的消耗[4]。該節(jié)撓度偏載系數(shù)取值為1.12。

（2）通過建模分析計算可以得到，新橋在拼接前截面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ和Ⅲ-Ⅲ的應力偏載系數(shù)分別為1.15、1.15和1.13；鉸接后，截面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ和Ⅲ-Ⅲ的應力偏載系數(shù)分別為1.1、1.12和1.04；剛接后，截面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ和Ⅲ-Ⅲ的應力偏載系數(shù)分別為1.09、1.12和1.03。由計算結果可得，無論是鉸接還是剛接，橋梁的剛度均有不同程度的提高，橋梁的應力有所降低，偏載系數(shù)也隨之降低。為滿足結構承載力的要求，應力偏載系數(shù)取值為1.15。

3 基礎沉降對拼接箱梁的影響

通過參考沉降量的取值將新舊橋的沉降差初定為10mm，通過這種方法分析沉降量對拼寬橋所產(chǎn)生的內(nèi)力分布的影響，利用上文中梁格法建立的模型對如下工況進行分析：工況一為新橋一端剛接，工況二為新橋兩端剛接。

當只有第一種工況作用時，通過Midas Civil的受力分析以及橋梁的受力特性可知，工況一作用下產(chǎn)生的附加內(nèi)力主要是剪力和彎矩，橫橋向的內(nèi)力較小，忽略不計。通過模擬結果的分析可得如下結果：（1）新橋基礎發(fā)生一端沉降時，新舊主梁的內(nèi)力數(shù)值變化大致相同，且內(nèi)力最大值出現(xiàn)在發(fā)生了沉降的支座處。內(nèi)力分布由支座向兩端呈遞減趨勢，直至另一支座處接近0。（2）工況一條件下新橋的基礎會發(fā)生不均勻沉降，此時會對橋梁產(chǎn)生附加內(nèi)力，而這部分內(nèi)力主要由接縫位置處的內(nèi)邊梁分擔，一小部分由外邊梁和中梁分擔，因此在進行全梁的受力分析時應進行內(nèi)邊梁的剪力和彎矩驗算，以保證橋梁的承載力和穩(wěn)定性。（3）通過模型數(shù)值的分析可以看出在離拼寬較遠的一側，新橋的主梁承受的彎矩和剪力的數(shù)值較大，原橋的主梁則承受較小的彎矩和剪力，這種現(xiàn)象說明拼寬橋上部結構中基礎沉降差異對新橋的影響遠大于舊橋[5-8]。

當只有第二種工況作用時，通過Midas Civil的受力分析以及橋梁的受力特性可知，工況二作用下產(chǎn)生的附加內(nèi)力主要是剪力和彎矩，橫橋向的內(nèi)力較小，忽略不計。通過模擬結果的分析可得如下結果：（1）新橋基礎發(fā)生兩端沉降時，新舊主梁的內(nèi)力數(shù)值變化大致相同但是方向相反，內(nèi)力最大值出現(xiàn)在發(fā)生了沉降的支座處。內(nèi)力分布由兩端支座分別向兩側遞減。（2）工況二條件下新橋的基礎會發(fā)生不均勻沉降，此時會對橋梁產(chǎn)生附加內(nèi)力，而這部分內(nèi)力主要由接縫位置處的舊內(nèi)邊梁分擔，一小部分由外邊梁和中梁分擔，因此在進行全梁的受力分析時應進行內(nèi)邊梁的剪力和彎矩驗算，以保證橋梁的承載力和穩(wěn)定性。（3）通過模型數(shù)值的分析可以看出在離拼寬較遠的一側，新橋的主梁承受的彎矩和剪力的數(shù)值較大，原橋的主梁則承受較小的彎矩和剪力，這種現(xiàn)象說明拼寬橋上部結構中基礎沉降差異對新橋的影響遠大于舊橋[9-11]。

4 結論

文章通過對箱梁拼寬橋上部結構進行分析得到以下結論：（1）橋梁拼寬橋上部結構的受力主要是由原橋與新建橋梁基礎的不均勻沉降以及混凝土自身的收縮徐變引起的。（2）通過對拼寬橋梁進行建模分析可知，在設計時拼寬橋的撓度偏載系數(shù)取值可取1.12，應力偏載系數(shù)取值可取1.15，此時可達到節(jié)省資源的目的，滿足承載力要求的特性。（3）通過對工況一和工況二的模型進行數(shù)值分析可以得出結論，拼寬橋上部結構中基礎沉降差異對新橋的影響遠大于舊橋。