吳志強(qiáng)

（杭州市城鄉(xiāng)建設(shè)設(shè)計(jì)院股份有限公司，浙江 杭州 31000）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，交通量的需求不斷增大，橋梁寬度已經(jīng)無法滿足現(xiàn)行的交通通行，通行能力逐漸趨于飽和，需要增加既有車行道的通行能力是當(dāng)前一個(gè)重要而亟待解決的問題。通過舊橋梁的拼寬，能夠有效解決行車道的通行寬度問題，但還需研究舊橋結(jié)構(gòu)是否滿足現(xiàn)行交通荷載的要求。為解決舊橋梁結(jié)構(gòu)承載能力不足的問題并提高交通荷載要求，往往選擇橋梁加固、加寬甚至拆除重建等設(shè)計(jì)方案[1-2]。橋梁的拆除重建一般較浪費(fèi)社會(huì)資源并且違背“十四五”規(guī)劃倡導(dǎo)的低碳原則，并且舊橋拆除過程會(huì)對環(huán)境造成破壞，拆除舊橋的廢棄混凝土?xí)廴旧鷳B(tài)環(huán)境。

研究發(fā)現(xiàn)，在拼寬橋和老橋搭接處會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象[3]，處理新舊橋梁設(shè)計(jì)問題對橋梁的使用至關(guān)重要；有學(xué)者研究表明，當(dāng)拼寬側(cè)橋梁發(fā)生整體沉降時(shí)，對原橋的位移影響范圍較大[4]，可見新舊橋梁銜接問題是技術(shù)難題。因此，若能充分利用這些舊橋解決新舊橋梁受力問題，不僅能夠縮短施工時(shí)間，提高施工效率，而且還能夠有效節(jié)約社會(huì)資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。當(dāng)橋梁剩余承載力仍然較大時(shí)，通過橋梁橫斷面設(shè)計(jì)，充分利用老橋結(jié)構(gòu)，將原來橋梁作為人行道及非機(jī)動(dòng)車道為較好的選擇[5-6]，從而避免新舊橋梁的銜接問題。本文以實(shí)際工程案例闡明拼寬橋的設(shè)計(jì)思路及方法，為今后該類型橋梁的拼寬改造提供參考與借鑒。

1 橋梁拼寬設(shè)計(jì)原則

首先應(yīng)保證新舊橋梁的變形能夠基本一致，最大限度降低因不均勻沉降對新舊橋梁結(jié)構(gòu)的影響，使橋梁在運(yùn)營過程中能夠共同受力或者彼此獨(dú)立[7]。橋梁在拼寬過程中應(yīng)遵循的原則如下：

（1）新舊橋梁施工完成后，應(yīng)能夠保證具有足夠的穩(wěn)定性，能夠公共受力或者結(jié)構(gòu)上彼此獨(dú)立，同時(shí)能保證新舊橋梁在整體上協(xié)調(diào)變形能力滿足結(jié)構(gòu)受力的要求[8]；

（2）橫斷面充分考慮舊橋設(shè)計(jì)荷載等級，考慮其承載能力，鋪裝改造時(shí)充分考慮新舊橋梁橫向高差導(dǎo)致鋪裝厚度增加，從而使上部結(jié)構(gòu)自重增加等問題；

（3）新舊橋梁受力體系保持獨(dú)立，最大限度降低新舊橋因沉降不均勻?qū)е聵蛄航Y(jié)構(gòu)受損等問題。

2 工程概況

根據(jù)調(diào)查資料，項(xiàng)目所在道路上現(xiàn)狀永豐橋?yàn)橐豢?8m簡支梁橋，現(xiàn)狀永豐橋梁為近幾年新建，舊橋梁橋?qū)?0.5m，上部結(jié)構(gòu)采用空心板，梁高0.9m，下部結(jié)構(gòu)采用樁接蓋梁形式，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。現(xiàn)狀永豐橋上跨丁家港，丁家港規(guī)劃寬度約18m，50年一遇洪水位為2.96m，無通航要求；08省道以西道路現(xiàn)已建成，道路寬度為40m，雙向六車道，因該工程位于交叉口范圍需要增加橋梁寬度（見圖1），以解決橋上及橋梁兩側(cè)道路交叉口通行瓶頸等問題，以提升橋梁及兩側(cè)道路的交通通行能力，減緩橋梁及兩側(cè)交叉口的交通擁堵狀況，改善交通環(huán)境。該項(xiàng)目現(xiàn)已于2021年7月竣工（見圖2），并且取得較好社會(huì)效益。

圖1 工程現(xiàn)狀圖（施工前）

圖2 竣工現(xiàn)場圖（施工后）

3 橋梁拼寬方案設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)本項(xiàng)目具體情況及所在地地勘報(bào)告并依據(jù)國家現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)采用指標(biāo)[9]。

3.2 橋型方案

本拼寬橋梁上部結(jié)構(gòu)采用簡支空心板，預(yù)制簡支空心板結(jié)構(gòu)高度低、施工工期短，造價(jià)經(jīng)濟(jì)，受力明確，工藝成熟、合理，施工方便，工程投資較少，且上部結(jié)構(gòu)采用工廠預(yù)制，有利于環(huán)境保護(hù)，根據(jù)方案設(shè)計(jì)對橋型進(jìn)行比選分析，保留既有的橋梁，采用在其北側(cè)拼寬方案，拼寬橋型方案采用（8+13+8）m布跨的方案（見圖3）。

圖3 橋型布置圖（單位：cm）

拼寬橋梁上部結(jié)構(gòu)采用13m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板和8m鋼筋混凝土空心板，板高分別為0.7m和0.5m。

拼寬橋梁下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，橋臺樁徑采用1.0m，橋墩采用1.0m樁接0.8m柱。

3.3 技術(shù)設(shè)計(jì)

3.3.1 橋梁橫斷面設(shè)計(jì)

為減少新舊橋梁之間的不均勻沉降，減少因不均勻沉降導(dǎo)致路面開裂等一系列問題，采取橫斷面新舊連接處設(shè)置機(jī)非分隔帶，能有效避免新舊橋上不均勻沉降對橋梁結(jié)構(gòu)的影響，橋梁橫斷面設(shè)計(jì)見圖4。

圖4 拼寬與舊橋梁橫斷面設(shè)計(jì)圖（單位：cm）

3.3.2 后澆帶設(shè)計(jì)

為減少分幅施工不均勻沉降對上部結(jié)構(gòu)影響，在橋梁上部結(jié)構(gòu)上設(shè)置后澆帶，后澆帶在建筑施工中對防止鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于自身收縮不均或沉降不均可能產(chǎn)生的有害裂縫具有良好的效果，且要求施工下部結(jié)構(gòu)沉降穩(wěn)定后最后澆筑后澆帶，再將上部結(jié)構(gòu)連接起來，后澆帶設(shè)計(jì)見圖5。

圖5 后澆帶設(shè)計(jì)圖（單位：cm）

3.3.3 舊橋鋪裝設(shè)計(jì)

橋梁現(xiàn)澆調(diào)平層鋪裝具有保護(hù)行車道板、防止雨水侵入結(jié)構(gòu)構(gòu)件、分散車輛輪重的集中荷載等作用，橋梁橋面鋪層的材料性能直接決定駕車行駛過程中的安全性、穩(wěn)定性和舒適性。性能好的橋面材料不僅可以減緩車輛在橋面行駛過程中對路面造成的沖擊，而且還可以使橋面的各方面性能都達(dá)到設(shè)計(jì)要求，因此橋梁鋪裝設(shè)計(jì)必不可少；但常常遇到由于拼寬與舊橋梁橫向高差問題，拼寬橋梁橋面比舊橋梁高，為了減輕鋪裝對舊橋梁的自重，本項(xiàng)目采用PVC管材填充現(xiàn)澆層，有效減少橋梁因高差增加的自重，舊橋橋面鋪裝改造設(shè)計(jì)見圖6。

圖6 舊橋鋪裝層設(shè)計(jì)（單位：cm）

3.3.4 橋梁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

該工程采用深基礎(chǔ)鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，具有單樁承載力高、整體沉降小、成孔靈活方便和適用條件廣泛等優(yōu)點(diǎn)。因此能夠利用鉆孔灌注樁樁基的優(yōu)勢性能，既能有效地控制建筑物沉降變形，又能提高建筑物的結(jié)構(gòu)性能，從而確保建筑物的長期安全使用。在新舊老橋項(xiàng)目設(shè)計(jì)上使用樁基礎(chǔ)能夠有效降低新舊橋不均勻沉降等問題。

4 結(jié)束語

本文以拼寬橋梁的設(shè)計(jì)為例，闡述拼寬橋梁的設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)思路，得出以下結(jié)論：

（1）拼寬橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，盡量通過橫斷設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)新橋與舊橋連接上的獨(dú)立，例如在新舊橋連接處設(shè)置機(jī)非分隔帶。

（2）如果橋梁結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)連接時(shí)，因施工完成下部結(jié)構(gòu)，待處理下部結(jié)構(gòu)沉降問題后再對上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行澆筑后澆帶連接。

（3）新舊橋橫向高差較大時(shí)，需要對其進(jìn)行鋪裝改造，可采用PVC管材方式減少鋪裝層重量，以達(dá)到減少舊橋上部恒載的作用。

（4）拼寬橋梁將會(huì)充分利用現(xiàn)狀橋梁結(jié)構(gòu)，節(jié)約大量的施工時(shí)間和社會(huì)資源、保護(hù)自然環(huán)境，顯著提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。