高速公路桥梁加宽拼接技术应用综述

周振宇

摘要：文章针对高速公路桥梁加宽拼接技术从桥梁加宽拼接方式的类型及特点，上部结构连接带构造形式，天津地区桥梁加宽拼接技术应用几方面进行简要叙述。

关键词：高速公路 桥梁加宽 拼接技术

随着交通量的不断增加，许多高速公路都面临着改建、扩建、提升道路等级的问题。构筑物在公路建设中起着控制性的作用，桥梁构筑物的加宽，如何保证加宽后结构的良好运营性能是改扩建工程中的难点和重点，因此，桥梁加宽拼接技术的研究对目前我国公路工程建设具有重要的意义。

1 桥梁加宽拼接方式的类型及其特点

高速公路桥梁新旧两者结构之间的拼接方式，这是高速公路桥梁加宽技术的重点，目前国际上通行的加宽拼接方式有三种。

1.1 上、下部结构均不连接

广佛高速公路1999年扩建桥梁加宽拼接即采用这种拼接方法。

上、下部结构均不连接的优点：新桥与旧桥各自受力、互不影响，简化了施工程序，减小了连接的施工难度，基本不影响原高速公路的交通。缺点是：活载作用下新旧桥挠度不同，新旧桥之间的桥面铺装层容易破坏，从而形成纵向裂缝和横向错台，影响行车安全，后期养护费用大。广佛高速公路通车时间不久即出现上述严重病害。

1.2 上、下部结构均连接在一起

如前苏联、日本等国在桥梁加宽、扩建时部分采用此方法，并制作了标准图集。本方法可以暂时解决行车平顺过渡的问题，但因在施工阶段旧桥仍维持交通，行车使桥梁反复上下振动，与旧桥连成整体的钢筋容易对连接部位混凝土质量造成影响。在使用阶段，车辆在新旧桥上行驶的频率不一致而造成振动差异，以及因新、旧桥混凝土的龄期不同而存在沉降差等原因，使新、旧桥连接部位在复合荷载的作用下，很容易造成混凝土出现纵向不规则裂缝，进而降低结构的耐久性，影响桥梁的寿命。这种连接方式还有一个问题，即在不封闭交通情况下如何保证混凝土的浇注质量，是普遍关注的焦点。

上、下部结构均连接在一起的优点：新桥与旧桥上、下部结构均连成整体，减少了基础不均匀沉降、活载等荷载作用下新旧桥连接处的不均匀变形。缺点是：新旧桥下部结构连接刚度大，在混凝土收缩徐变、基础不均匀沉降等荷载作用下，连接部位易产生裂缝，影响结构的耐久性。这种连接方式可在地质条件好的地区采用。

若加宽桥梁基础持力层位于坚硬基岩上，基础沉降值较小，新旧桥梁之间不会产生过大沉降差，该方案的不利影响不显著，可较好的发挥其优势。若基础持力层位于软土地基上，加宽桥梁基础沉降明显大于旧桥，沉降持续时间较长，使用期间沉降不易稳定，则不宜采用该方案。沈大高速公路即采用这种加宽方式。

1.3 上部结构连接、下部结构不连接

上部结构连接、下部结构不连接主要的方式有：新旧桥主梁柔性连接、新旧桥主梁半刚性连接、新旧桥主梁刚性连接、不同上部结构形式的拼接。

上部结构连接、下部结构不连接的优点：新桥与旧桥上部结构连接，利于上部结构整体受力，行车安全舒适；下部结构分离，可减小混凝土收缩、徐变、基础不均匀沉降等引起的附加应力对下部结构的影响。这种加宽方式的关键是确定上部结构合理的连接方式，同时采取措施控制基础沉降。合理的连接方式，指上部结构的连接采用铰接还是刚接，若采用刚接，需选取合适的连接刚度。这种连接方式已在沪宁高速公路江苏段、连霍高速公路郑州段、京港澳高速公路安阳至新乡段等多个改扩建工程中采用，根据通车后几年的观察，采用该法施工的桥面使用情况较好，未出现纵向裂缝。

2 桥梁加宽拼接中的上部结构连接带构造形式

目前，国内外在桥梁扩建工程中新旧桥上部结构连接带的形式主要有不设连接带、刚性连接带以及桥面板间刚性连接、半刚性连接或搭接等连接方式。不同连接带构造形式有各自的优缺点和适用范围。

2.1 不设连接带

不设连接带，即新旧上部结构不连接，主要有以下两种构造形式。

2.1.1 新旧结构间留一条纵缝，或用钢板包边

采用这种连接带构造形式的高速为广州北环高速。这种连接形式需要采用刚性路面，可以解决啃边问题，但不能解决新旧桥挠度差问题，且高速行车时容易打滑，行车安全性降低。在纵缝左右一定范围内重铺桥面铺装，在纵缝上布置横向钢筋来实现新旧结构的连接，如俄罗斯许多桥梁的加宽就是采用这种方式。这种连接方式要求结构跨径较小，相对挠度差较小，不然易造成桥面开裂。俄罗斯规定，对于使用期限不超过10年的临时性桥梁，才容许采用无横向连接的方式。

2.1.2 用纵向伸缩缝连接

这种做法在欧洲及香港均较为成功，其要求桥面铺装采用刚性桥面。广佛扩建时也用此方法尝试了一座桥，由于是柔性桥面，不成功，并且造价很高。目前国外通常采用的是英国生产的BRITFLEX系列伸缩缝，造价近2400元/m，在国内不宜大范围推广。国内的桥梁工作者一直都在对桥梁伸缩装置进行研制与开发。并且，也开发出了许多优质的桥梁伸缩装置。今后，还要加强这方面的新材料和新技术的研究。

2.2 刚性连接带

如前苏联、日本等国在桥梁加宽、扩建时部分采用此方法。按照此种方法连接方式对桥梁加宽时，下部结构一般均按加宽后的宽度一次建成。这种加宽方式有一个问题，即在不封闭交通情况下如何保证混凝土的浇注质量。日本规定只有在施工时由于车辆通行引起的相对挠度差在0.2㎜以下时，才容许在通车状态下浇注混凝土。国内也正在着手研究抗挠动混凝土，但尚未有成果。

2.3 新旧结构桥面板间刚性连接、半刚性连接或搭接

如前苏联在简支梁桥加宽、扩建是部分采用此方法。近年来，由于桥梁维修加固中新材料、新技术的发展，特别是植筋技术、界面胶结技术及FRP技术的发展和应用，为新旧结构桥面板的刚性连接、半刚性连接注入了新的生命力。对新旧桥梁桥面半刚性连接或半刚性连接形成的组合构件，在新旧混凝土交接界面内应力的传递是一个关键性的问题，新旧混凝土不同的收缩和温度效应是引起组合构件四周的新混凝土开裂、剥落的主要原因。但是通过表面处理和界面约束，可以提高新旧混凝土的粘结。在1991～1992年间，瑞士的Menno研究了加固梁的新旧混凝土之间粘结剂的力学性能；Tschegg对立方体混凝土试块进行单轴劈裂试验，研究不同旧混凝土表面处理方法对其界面力学性能的影响。这些研究表明，混凝土表面受力方式对新旧混凝土界面的力学性能影响较大，采用界面胶及锚拴植筋技术在实桥加宽中已得到应用。

3 天津地区高速公路桥梁加宽拼接技术应用

考虑到天津为典型的软土地区，基础沉降较大，桥梁结构加宽宜采用下部结构分离、上部结构连接的加宽方式。天津目前已实施加宽的高速公路为津滨高速公路和长深高速公路天津段。以上2条高速公路桥梁结构加宽拼接的原则均为：同结构、同跨径、上连下不连，即新桥采用与旧桥相同的结构形式，相同的跨径布置，上部结构连接，下部结构分离，图3-1，图3-2为津滨高速公路中板梁和T梁桥加宽拼接设计实例，照片3-1，照片3-2为加宽后桥梁现场情况。津滨高速公路于2011年6月通车，通车1年后通过对津滨高速公路全线桥梁的检测，未发现新旧桥梁拼接部位出现开裂等影响桥梁安全的病害，桥梁状况良好，证明桥梁加宽拼接采取上部结构连接，下部结构分离的技术可行，合理。目前，此项加宽拼接技术正在唐津高速公路天津段实施。

4 结语

合理选择桥梁加宽拼接方式，是高速公路桥梁加宽工作中的第一步，除此之外，桥梁拼接技术涉及的因素很多，因此，在桥梁拼接技术研究和应用中综合考虑各种因素，通过多方面的分析研究，因地制宜，慎重选择合理的桥梁拼接技术方案，确保桥梁安全。

5 参考文献

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[2] 刘志明.沈大高速公路改扩建工程技术论文集[M].人民交通出版社，2005

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