公路桥梁加宽设计方法研究.pdf

105交通科技与管理工程技术0引言在我国社会经济快速发展的背景下，我国公路交通量日益增长，一些建设年代久远的公路通行能力达到上限，无法满足交通量增长的需求，这需要建设新的公路或对现有公路进行拓宽改造。建设新的公路，选择新的走廊带会占用大量土地资源，且投资较大，而对原有公路进行扩建则成了一个较优的选项，可以节约用地、减少投资。桥梁的加宽设计是公路扩建项目的一个重难点，该文从公路桥梁的加宽设计方案、结构连接方式、存在的问题等方面对公路桥梁加宽设计进行分析和介绍。1桥梁加宽方案1.1桥梁加宽原则公路桥梁加宽设计，涉及新建桥梁的桥型方案、旧桥的评估利用、加宽桥梁与旧桥的衔接方式，应根据具体项目的特点，选用合适的加宽方案。公路桥梁加宽设计的重点是处理好既有结构的利用以及新结构和既有结构之间的关系，处理的方式会影响加宽结构的设计方案。桥梁加宽设计应收集既有桥梁的设计文件、地勘资料、交竣工资料、检测报告等资料，并对既有桥梁详细进行测量，根据项目特点对桥梁的加宽方案进行针对性研究，兼顾加宽部分和既有结构形式协调性、相互之间受力影响等因素。公路桥梁加宽设计应对既有桥梁技术状况评价等级进行评估，达到相关规范可利用等级的方可利用，未达到等级要求的经维修加固后满足受力需求方可以利用1。公路桥梁加宽设计，应对加宽桥梁与既有桥梁进行整体计算分析，并且要考虑基础沉降、结构位移、材料收缩徐变不一致等情况。利用桥梁的极限承载能力和正常使用极限状态应满足相关规范的要求2。加宽桥梁设计应严格控制加宽结构的沉降量，采取措施减少沉降量，减少新建基础对既有基础的影响，保证新旧基础之间的距离满足规范要求。加宽桥梁设计宜选用与既有桥梁相同的结构形式，保证桥梁墩台及梁缝相对应，使新旧桥梁变形尽可能协调一致，外部造型美观统一。公路桥梁加宽设计要做好保通工作，优化保通方案，减少加宽桥梁施工对旧桥车辆通行的影响，保证运营安全，同时要合理组织交通，保持道路畅通。1.2桥梁加宽横向布置桥梁加宽横向布置有同一侧加宽和两侧分别加宽两种形式。这两种加宽横向布置各有优缺点和适用情况。双侧加宽对原有桥面横坡的适应性更好，不需调整既有桥梁桥面横坡。在高等级公路改扩建工程中，采用双侧加宽可以尽可能地保留中央分隔带内的排水设施、电力通信管道等结构。同时，双侧加宽对互通式立交改扩建影响较小，部分结构可保留利用，立交方案的调整范围较小。当受拆迁或用地条件限制时，也可采用单侧加宽的方式对桥梁进行加宽。单侧加宽对于原桥面为单向坡的情况较为适用，当原桥面横坡为双面坡时，则需对原桥面横坡进行调整（图 1）。桥面横坡的调整对于实腹式拱桥可通过调整拱上填料实现，但对于一般装配式梁桥则需通过顶升等措施进行调整。2结构连接方式桥梁加宽根据结构连接方式可分为上部梁体与下部墩台均连接，上部梁体连接、下部墩台不连接，上部梁体与下部墩台均不连接三种方式3。2.1上部梁体、下部墩台均连接加宽桥梁与既有桥梁的上部梁体之间、下部墩台之间都进行连接。上部梁体的连接可采取植筋方式，或凿收稿日期：2023-09-01作者简介：魏永忠（1968）,男,本科,高级工程师,从事公路设计、咨询及监理工作。公路桥梁加宽设计方法研究魏永忠（四川公路工程咨询监理有限公司,四川 成都 610041）摘要加宽桥梁设计的重点是处理好既有桥梁的利用以及加宽部分和既有桥梁之间的关系。桥梁加宽分为双侧加宽和单侧加宽，结构的连接方式分为上部梁体与下部墩台均连接、上部梁体与下部墩台均不连接或上部梁体连接、下部墩台不连接，应根据既有桥梁自身的特点选择合适的加宽方案。文章根据桥梁加宽设计的经验，从公路桥梁的加宽设计方案、结构连接方式对公路加宽桥梁设计进行分析，并阐明了加宽设计应注意的问题，为桥梁加宽设计提供参考。关键词桥梁；加宽；设计中图分类号U445.6文献标识码A文章编号2096-8949（2023）18-0105-032023 年第 4 卷第 18 期106交通科技与管理工程技术除既有桥梁体部分悬臂，然后通过钢筋焊接后再重新浇筑悬臂，使悬臂形成整体结构。下部墩台的连接可在既有桥梁下部的盖梁或系梁侧面植筋，再浇筑混凝土将原有盖梁或系梁与新的盖梁或系梁连接在一起。这种结构连接方式使得加宽桥梁与既有桥梁整体性较强，一定程度上减少了桥面变形，对行车的安全有利，但连接构造较多，连接构造施工对原路保通运营的影响较大。加宽桥梁与既有桥梁之间变形不一致会产生较大的次内力，容易在连接构造上产生裂缝，甚至发生较大的破坏。2.2上部梁体、下部墩台均不连接采用这种方式时，加宽桥梁与既有桥梁的上部梁体之间、下部墩台之间都不进行连接。桥面通过安装纵向伸缩缝衔接，或施作连续的桥面铺装保持桥面平顺。这种连接方式的特点是加宽部分与既有桥梁完全独立，受力互不干扰，施工期间车辆通行基本不受影响。但加宽桥梁与既有桥梁上部梁体变形不一致，容易在接缝处出现桥面开裂，当安装纵向伸缩时还会产生错台，对通行安全影响较大，同时不便于后期养护工作。这种结构连接方式适用于桥梁跨度小或加宽桥梁与既有桥梁结构不同的情况。当既有桥梁为拱式结构、加宽桥梁为梁式结构的情况，也可采用这种加宽方式。根据实际工程应用的效果，采用这种连接方式桥面结构容易出现病害，上部梁体在活载作用下变形不一致，下部墩台之间的沉降不均也对桥面结构损害较大，在接缝处容易出现桥面开裂，甚至产生错台，对车辆通行的舒适性和安全性有较大影响，故不建议大规模采用这种加宽方式。2.3上部梁体连接、下部墩台不连接加宽桥梁与既有桥梁墩台完全独立，受力互不干扰。上部梁体悬臂可采取植筋方式，或凿除既有桥梁体悬臂，通过钢筋焊接后再重新浇筑悬臂，使悬臂形成整体结构（图 2）。这种方式的优点是加宽桥梁与既有桥梁下部墩台完全独立，受力互不干扰；缺点是如果下部墩台之间的沉降差较大，会对上部梁体连接处产生不利影响，甚至发生支座脱空等病害。为此，应采取措施减小加宽桥梁基础沉降量，同时在连接部位适当加大配筋以增加结构强度。根据工程实践统计，采用上部梁体连接、下部墩台不连接的工程较多。采用这种方式连接桥面病害较少，也能保证行车舒适性，而且对加宽桥梁与既有桥梁之间出现沉降差也有成熟的处理措施，使用效果较好。2.4结构连接方式比较如表 1 所示，采用上部梁体和下部墩台均连接，或采用上部梁体连接下部墩台不连接，均应采取措施对不均匀沉降进行控制，减少连接构造的病害。采用上部梁体和下部墩台都不连接时容易发生桥面病害，影响行车图 1单侧加宽桥面横坡调整图 2梁体悬臂的连接表 1结构连接方式比较表方案技术优势技术劣势施工影响上下部均连接结构整体性强，行车平顺上下部结构连接处都容易产生结构破坏加宽桥梁施工对既有桥梁影响较大，影响保通上下部均不连接上部结构、下部结构均独立受力，互不干扰桥面结构容易发生破坏或产生纵向错台，影响行车安全加宽桥梁施工对既有桥梁影响最小上部连接下部不连接下部结构独立受力，行车平顺上部结构连接处容易发生破坏或发生支座脱空加宽桥施工对既有桥梁有一定的影响，可以接受107交通科技与管理工程技术安全，应用较少。根据工程实践，采用第 3 种方式的工程实例较多。3桥梁加宽设计注意事项3.1加宽桥沉降控制加宽桥梁设计应严格控制沉降量，尽可能采用桩基础，采用扩大基础时宜置于岩石地基上。采用桩基时应适当增加桩长、控制桩基孔底沉渣厚度，以减少沉降。采用摩擦桩时，加宽桥梁的桩长不宜小于既有桥梁桩长。通过延迟浇筑上部梁体的湿接缝或采取预压等措施，让加宽桥梁的基础沉降提前趋于收敛，当加宽桥上部梁体拼接缝实施以后，不至于出现较大的沉降差异4。3.2既有桥梁结构的调查桥梁加宽设计，需要对既有桥梁的设计文件、地勘资料、交竣工资料、检测报告等资料进行详细的收集和分析，包括设计变更资料。对既有桥梁进行详细测量是桥梁加宽设计与施工的基础，测量数据的准确性对新旧桥梁坐标和高程的衔接至关重要。具体来说，应对既有桥面外边缘的坐标和高程进行测量，一般情况下间隔 5 m 左右测一个点；还应对墩台详细尺寸，墩台各个部位的坐标和高程进行详细测量；对桥下的管线埋置情况仔细进行调查。桥梁技术状况等级的评价结论是既有桥梁是否利用的重要依据，应收集既有桥梁的检测资料，同时还要对既有桥梁的检测报告进行研究，为桥梁加宽设计提供准确、可靠的依据。此外，还应收集既有桥梁建设期间的施工与竣工相关文件，包括设计变更资料。3.3新老结构的干扰加宽桥梁的墩台及其基础应与既有桥梁墩台及基础保持适当的距离，减少对既有桥梁基础的扰动，保证桩基间距满足设计规范的要求。当既有桥梁桥台采用扩大基础，且桥台较高时，加宽桥梁可加大跨径或适当延跨，降低桥台高度（图 3）。图 3加宽桥梁延跨减少基坑开挖对既有桥台的影响，可保证既有桥梁桥台安全；同时，减少基坑开挖也有利于保证既有桥头路基的稳定，减少基坑支护工程量，保障既有道路的保通运营安全。3.4湿接缝设计加宽桥梁与既有桥梁之间的接缝不宜过小，否则无法保证施工质量，湿接缝宜采用环氧混凝土浇筑，以便快速形成强度。在浇筑加宽桥梁拼接缝混凝土时，建议临时中断车辆通行，以保证混凝土的凝固过程不受桥面振动的影响；当车辆通行无法避免时，可选择在夜间车流量较少时施工，同时采取限速、设置减震缓冲垫层等措施减少车辆通行对接缝混凝土质量带来的影响。为减少混凝土收缩产生开裂，可采用微膨胀混凝土浇筑拼接缝。4结语相比新建桥梁，桥梁加宽设计技术相对复杂，随着我国交通事业的不断发展，桥梁加宽改造的需求将会越来越多。每一座桥梁都有其自身的特点，其结构形式、原桥状况、荷载等级、建设条件、地质条件等都可能不尽相同。桥梁加宽设计应收集既有桥梁的设计文件、地勘资料、交竣工资料、检测报告等资料，并对既有桥梁进行详细测量，根据项目特点对桥梁的加宽进行针对性研究，以指导设计与施工5。参考文献1 谌润水,胡钊芳,帅长斌.公路旧桥加固技术与实例M.北京：人民交通出版社,2002.2 张树仁.桥梁病害诊断与加固设计 M.北京：人民交通出版社,2013.3 姜正晖,陈海君,杨少华,等.高速公路改扩建细则:JTG/T L112014S.北京：人民交通出版社,2015.4刘士林,许宏元,叶见曙,等.公路桥梁加固设计规范：JTG/T J222008S.北京：人民交通出版社,2008.5 王敏鉴.梁体移位原因分析及复位措施 J.中外公路,2021(增刊 1):95-97.