高速公路桥梁拼接加宽设计探讨.doc

高速公路桥梁拼接加宽设计探讨冯玉龙1 ，杨勇波1 ，万娟2（1.中国公路工程咨询集团武汉中咨路桥设计研究院，湖北，武汉 430023；2.湖北工业大学，湖北，武汉430000）摘 要：桥梁加宽存在技术复杂、实施难度高、对现状交通影响大的特点，是高速公路改扩建工程的技术重点。作者在对国内已实施的几条高速公路改扩建项目的调查研究基础上，重点探讨桥梁改扩建设计应遵循的设计原则及技术要点，介绍分析了桥梁拼接加宽设计的几种主要方式和连接部构造处理，为类似工程提供参考。关键词：高速公路；桥梁改扩建；拼接加宽设计31 概 述近年来，随着我国公路交通运输的发展，早期修建的高速公路通行能力日趋饱和，部分四车道的高速公路已不能满足交通量的增长需求，因此对其进行改扩建，由四车道加宽为六车道或八车道，提高其通行能力已成为当务之急。桥梁在现代高速公路中占有较大比重，加上桥梁加宽存在技术复杂、实施难度高、对现状交通影响大的特点，因此桥梁加宽设计成为高速公路改扩建工程的重点。本文重点探讨高速公路桥梁改扩建设计中的若干问题。2 桥梁改扩建的设计原则根据现有道路构造物的特点、改扩建的整体要求及桥涵结构物加宽加固的特殊性，重点提出以下设计原则：（1）首先收集旧桥的设计、竣工资料和地质资料，对全线原有桥梁构造物进行归类分析和现场调查，进行必要的研究、论证，以选择合理可行的建设方案。（2）桥涵构造物的改扩建，本着“安全、适用、经济、美观和有利环保”的原则，因地制宜，尽量利用原有构造物，灵活运用新、旧桥梁设计规范。桥梁的拼接加宽宜采用与原桥同跨径、同结构型式，力求标准化、装配化、外观一致性。（3）对现有老桥逐一进行检测、验算、分析归类，合理确定加固利用方案，提高其承载能力。（4）在确定桥涵构造物加宽加固方案的过程中，应充分注重结构的耐久性和可靠性要求，同时考虑施工的可实施性和方便性，降低后期养护成本。（5）在研究桥梁改、扩建方案时，应将拟实施的技术方案与施工期的交通组织统筹考虑，做到技术方案与交通组织方案的协调统一，努力实现“施工过程不中断交通”的目标，将施工期对现有交通的影响程度降到最低。（6）桥梁、涵、通的改、扩建应充分考虑沿线群众对通行的净空要求，了解沿线城镇发展和交通规划情况，做好沟通协调工作，促进社会、经济的和谐发展。通过顶升、下挖、拆除重建等方式，适当提高净空标准，方便群众生活和促进地方经济发展，努力提高人民群众的满意度，降低改扩建的实施难度。（7）部分路段沿线城镇化水平较高，从减少拆迁占地、降低工程造价和可持续发展理念出发，充分做好桥梁改扩建方案的比选论证，注重提升土地和城市空间利用率。（8）强调桥梁的美学和环保要求：老桥的加宽应考虑与原桥的外观一致性；跨线桥和分离式立交在拆除重建的过程中，应注意桥梁结构型式与周围景观的协调性；距居民区较近的路段，应注意施工期和运营期的噪声影响，采取相应的降噪、隔音措施。3 桥梁改扩建设计要点（1）荷载标准近年来，由于新的公路技术标准和设计规范的逐步颁布执行，设计荷载由汽-超20提高到公路-级；新桥规对结构在正常使用状况下的各项应力要求也有较大提高。而现有桥梁大部分是按旧桥规设计的，不可能全面满足新桥规的要求。基于以上实际情况，笔者认为应本着“尽量利用现有桥梁、灵活运用规范”的原则，务实采用“旧桥旧标准、新桥新标准”的方法处理；同时通过对旧桥进行验算、加固，将其承载能力极限状态提高到公路级的水平，正常使用极限状态仍按“旧桥规”进行验算。（2）桥梁横向拼接加宽方式加宽桥与原桥之间的横向连接是桥梁加宽成败与否的主要因素，通过对沈大高速公路、杭甬高速公路、沪宁高速公路、福州至厦门高速公路、广佛高速公路、京港澳高速公路安阳至新乡段等改扩建项目的考察，研究其桥梁加宽方式，经过初步分析，有3种横向连接方式：a、上部构造与下部构造均不连接为使新、旧桥各自受力明确、互不影响、方便施工，新、旧桥相互独立，结构紧靠在一起，之间留工作缝，连接处桥面沥青混凝土连续摊铺。该连接方案简化了施工，但在汽车活载作用下新、旧桥主梁会产生不均衡挠度，加上新、旧桥梁基础沉降、收缩徐变的不一致，将会造成连接部位沥青铺装层破坏、甚至出现横桥向错台，影响行车舒适性和桥面外观，增加后期的养护维修工作。b、上部构造与下部构造均连接为使新、旧桥形成整体，共同受力，消除新、旧桥梁在各种荷载作用下产生的变形差异，减小上、下结构某些部位内力，将新、旧桥上构梁板通过植筋、浇注湿接缝横向连接起来，下部墩台帽梁及系梁也通过植筋技术连接，新、旧桥上、下构各自连为一体。该方案优点是将新、旧桥上、下构各自联系成整体，共同受力。主要缺点是新桥基础沉降大于旧桥基础沉降，由此产生的附加内力较大，将会使下部构造帽梁、系梁、桥台连接处产生裂缝；上部构造连接处也可能产生裂缝，导致使用功能下降，维修困难，影响外观。c、上部构造相互连接、下部构造不连接综合上述两个连接方式的优缺点，将新、旧桥上部构造横向连接而下部构造不连接，上部构造横向联结部将承受由于新、旧桥基础沉降、收缩徐变不一致产生的附加内力；新、旧桥梁下构不产生相互影响；上部构造连接对下部构造产生的内力影响也很小。为减小新、旧桥基础沉降差异，可通过加强新桥地基处理、增加桩长等措施来解决。针对上构自身产生的附加内力，采用增大连接部位配筋、改善构造、延期浇筑连接部混凝土等措施来解决。上部构造相互连接、下部构造不连接的方式，已用于杭甬高速公路、沪宁高速公路等多个加宽工程，目前沪宁高速公路改扩建已通车2年多，使用情况较好，未出现桥面纵向裂缝。（4）结构拼接部的构造处理a、空心板梁的拼接处理空心板拟采用铰缝与桥面现浇层共同连接，在旧桥空心板边缘植入钢筋，待新桥架设3个月以后再进行横向连接。施工前先将旧桥边缘50cm范围桥面铺装及整体层凿开，连接钢筋，再在凿开的整体层内浇筑C40补偿收缩钢纤维混凝土。对行车影响较少，施工简单、方便，施工费用较低，新、旧桥形成整体后共同受力。b、T梁的拼接处理通过增设横隔板和翼缘板湿接缝，将新、旧结构的主梁横向拼接起来，成桥后新、旧桥共同受力。由于收缩徐变的影响，新、旧桥跨中存在挠度差，结构翼缘板拼处承受附加内力。新旧结构间的横隔板采用部分预制+部分现浇的施工方法。易于安装，拼接可靠，成桥后整体性较强。c、箱梁的拼接处理通过新、旧箱梁翼缘板湿接缝横向连接，并每隔10m左右设置一道横隔板。先凿除旧桥部分翼缘板混凝土并保留钢筋，凿毛腹板外侧面混凝土并植入钢筋，待新桥施工完成3个月以后，浇筑翼缘板湿接缝和横隔板。施工简单、方便，连接可靠。4 结束语桥梁拼接加宽设计是高速公路改扩建工程中的技术重点。作者在对国内已实施的几条高速公路改扩建项目的调查研究基础上，重点探讨了桥梁加宽设计应遵循的原则及技术要点，介绍分析了桥梁拼接加宽设计的几种主要方式和连接部构造处理，希望对类似项目的设计、建设有所帮助。参考文献：1中交第二公路勘察设计研究院 . 京港澳高速公路河北段改扩建工程可行性研究报告R，20072武汉中咨路桥设计研究院 . 惠深高速公路惠州段扩建工程工程可行性研究报告R，200