高速公路改扩建项目的桥梁加宽设计

1、高速公路改扩建项目的桥梁加宽设计摘要：对连霍高速郑州段改扩建项目中的桥梁加宽设计作了介绍，包括桥面、上部结构、下部结构等方面的加宽方法，并对桥梁纵向接缝处理方案做了比较，为相关设计提供有益的参考。 关键词：高速公路，桥梁加宽，接缝处理1工程概况 连霍国道主干线郑州段高速公路是国家高速公路网规划及河南省公路网主骨架的组成部分，同时又是郑州市绕城高速公路的组成部分，在路网中的地位非常突出。自建成运营以来，交通流量持续上升，公路服务水平逐渐下降，经常出现较为严重的拥挤和堵车现象，已不能满足发展的需要，改建扩容的必要性较为紧迫。本项目根据其在路网中的功能、作用和远景交通量，结合沿线地形、地物等情况，采

2、取了双侧整体拼宽八车道的加宽设计方案。平面线形由实测原有高速公路中线坐标，采用原路平面线形技术指标拟合而成。纵面线形由实测原有高速公路路面标高，采用原路纵面线形技术指标拟合而成。设计数据和实际情况会有不同，施工时应按照已有的高速公路为参照进行控制。与路线加宽方案对应，本项目桥梁采取两侧拼宽的加宽方案，在设置原则上要求加宽部分桥梁的跨径、结构形式和伸缩缝设置位置等要与旧桥保持一致。即以“同结构、同跨径，上连下不连”为原则进行加宽。“上连下不连方案”是将新旧桥盖梁设缝隔离，互不连接。上部结构刚性连接。该设计方案既可以保证桥面接缝处平整，又可共同受力，同时亦避免了下部结构刚性连接对桥梁结构的不利因素

3、。增强上部构造横向联系对于提高加宽后桥梁的整体承载能力效果明显，上部结构采用同结构、同跨径方案使结构受力简洁，新旧结构受力一致，有利于力的横向传递。现就桥梁加宽几个主要方面做详细介绍。2桥面加宽 该改扩建项目旧桥桥面铺装厚度一般为12 cm(8 cm现浇混凝土层+4 cm沥青层)。桥梁拼宽时仍采用相同厚度的桥面铺装。为了提高拼宽后桥梁的运营服务水平，现浇混凝土层改为使用8 cm厚c60现浇钢纤维混凝土。桥面铺装施工时，应先凿除旧桥护栏及其内侧20 cm的桥面铺装，然后在加宽桥面和旧桥凿除区域铺设新的桥面铺装，将新旧桥面铺装钢筋焊接，焊缝长度须满足规范要求。桥面系施工时，应先铺桥面铺装混凝土，后

4、浇筑防撞护栏混凝土。在浇筑钢纤维混凝土前应对空心板顶面进行拉毛、清洗干净尘渣，以便钢纤维混凝土与空心板混凝土结合紧密，加强整体受力。3上部梁板加宽 桥梁的上部梁板与原桥的对应部位横桥向通过植筋、钢板焊接等方式连接到一起。3.1空心板拼接 由于连霍高速修建时间较早，旧空心板的构造已不能满足现行规范要求。在实际运营中已有部分桥梁的空心板进行了加固。根据加宽设置原则要求，加宽部分新板高度应与旧板一致。10 m跨径空心板建筑高度为50 cm；16 m，20 m跨径空心板高度为75 cm。由于空心板建筑高度较低，新板宽度定为1.33 m(原空心板宽度为1 m)，并增加了部分预应力钢绞线。新旧板通过植筋及

5、粘贴钢板将新旧板进行刚性连接。首先将旧板植入钢筋，其埋置深度和最小厚度(距空心板边缘距离)必须满足产品要求。旧板顶的植筋和新板顶的预埋钢筋顺桥向按10 cm间距均匀布置，待新板安装就位后，将二者焊接。在距梁端50 cm处，用粘结胶将连接钢板顺桥向以10cm间距对称粘贴在新旧板板底。上部梁板加宽使用了后植入钢筋的方法。在植筋前必须检查旧桥结构混凝土的现状，看有无裂缝等病害，确保植筋在其中能有效地传递粘结力。在旧梁板上植筋，植筋胶的变形能力起至关重要的作用，适合的弹性模量是拉力传递的保证。必须保证植筋胶的质量，胶应具有环保、耐高温、耐老化的性能，要求胶固化后e值与混凝土相近。在确保钢筋锚固的基本埋

6、深时，锚固系统一般将出现钢材及粘结剂的破坏形式，一般来说粘结强度是由粘结剂与构件基材孔壁的接触面积决定的。设计时，植筋受力性能(抗拉力)应取锚固力特征值和钢筋屈服拉力特征值之间的较小值。 3.2t梁桥的加宽 该改扩建项目跨越京广铁路，原桥上部结构为540 m t梁。京广铁路为电气化铁路，对上跨构造物的净空有比较严格的要求，若采用相同尺寸的t梁加宽旧桥，由于横坡的原因会压缩桥下净空，影响铁路运营。40 m跨径箱梁比t梁高度小30 cm，保证了净空要求，所以拼宽部分上部构造采用整体性好、建筑高度低的40 m箱梁，与旧桥的t梁进行拼接。 设计方案加强了t梁和箱梁新旧桥之间的横向联系。在旧桥t梁边梁位

7、置外侧植筋现浇新的横隔梁，再将它们与40 m箱梁的端横隔梁和跨中横隔梁连接在一起，形成新的牢固的横向联系。研究表明，横向联系对改善结构受力起了决定性作用。横向联系刚度越大，旧桥分配到的荷载越少，结构整体性能越好。加宽后，新梁板承担了部分荷载，原桥边梁、次边梁及中梁的横向分布系数明显减小，结构的工作性能得到改善，整体承载能力得到提高。 4下部构造加宽 4.1盖梁连接 避免桥梁纵向接缝的产生是桥梁拼宽设计中的重点的难点，桥梁下部盖梁的连接方式和上部梁板连接方式是密切联系在一起的。对于盖梁连接方式，在设计过程中针对两种方案进行了比选。 1)新旧桥盖梁刚接。根据盖梁的计算理论，旧桥墩台帽由单悬臂结构经

8、连接后转变为连续梁，这需要旧桥墩台帽有足够的正弯矩钢筋并且保证桩基础不会有沉降，否则易引起墩台盖梁裂缝，因此受到客观条件限制，没有被采纳。2)新旧桥梁盖梁不连接。采用这种方案旧桥盖梁不改变受力形式，受力简单明确，不必改变旧桥盖梁内钢筋布置，若新桥发生沉降，可以相应调整上部梁板，以满足新旧桥桥面顺接要求。桥梁盖梁在施工时，首先凿除旧桥墩台盖梁端部30 cm混凝土及外侧挡块耳墙，使盖梁与上部的空心板平齐，然后在旧桥盖梁所在直线上现浇新盖梁，使之与旧桥盖梁顺接，新旧桥盖梁间留有1 cm缝。施工时，盖梁凿除面需涂刷防水防腐涂料，以保护裸露在凿除面的钢筋。4.2轻型桥台拼宽 该改扩建项目有大量相交道路，存在较多的分离式立交桥，其中有一部分是轻型桥台结构形式，采用扩大基础。桥梁拼宽时同样采用了相同跨径的轻型桥台，但为了避免新旧桥台间不均匀沉降，摒弃了扩大式基础，采用钻孔灌注桩基础。新旧桥台间设置2 cm沉降缝。4.3基桩 旧桥加宽比较难解决的问题就是老结构的不均匀沉降问题。连霍高速郑州段老路建成运营时间已有十多年，路基沉降已基本完成。由于拼宽新建部分的桥梁将发生的沉降量尚不能给出定量分析，设计时参考旧桥桩长，对于新建拼宽部分桥梁的下部基桩进行了适当的增长及桩径适当的加粗。同时要求施工时进行必要的堆载预压程序，即在加宽桥梁的上部梁板安装到位后，新、旧板间暂不连接，对新建桥梁