浅谈市政桥梁拓宽设计

蔡燕珊

摘要：随着我国经济建设的飞速发展，城市的交通量也与日俱增，城市道路的现代化建设也在加快进程，大量早期建成并投入运营的市政桥梁，服务水平已明显降低，难以满足日益增长的交通需求，存在严重的问题，如交通拥挤、行车速度减慢、交通组织困难、日常养护等，严重制约了便捷通道的作用发挥，不利于城市经济的长期可持续发展。因此利用原有道路的拓宽改建，提高道路通行能力，同时提高桥梁的荷载等级和使用功能，节约工程投资，是旧路改建工程通常采用的有效途径。因此，桥梁拓宽改建方法的探索具有重要的实际工程意义。 关键词：桥梁 拓宽改建 通行能力

中图分类号：K928.78 文献标识码：A文章编号：

引言    目前我国正处于大规模基础设施建设的高峰期，正在新建大量市政道路与桥梁来满足交通量需求，与此同时，随着经济发展，交通量迅速增长，大量现有桥梁桥面净宽不足是普遍存在的问题，为节省资金，增加通行能力，需要对现有桥梁进行拓宽改造。桥梁拓宽面临的技术问题和新建桥梁完全不同，并且国内外鲜见成熟的成套技术，没有配套的标准、规范和指南，通过综合广佛高速公路、沈大高速公路等高速公路的拓宽经验，本文简单阐释市政桥梁拓宽设计的方法。

1 桥梁拓宽设计的一般原则

（1）桥梁拓宽应符合国家现行的有关标准规范和应满足整体使用性能要求。

（2）组合桥梁的各组合部分应采用同一荷载等级。新建结构连接原有结构的桥梁应对原有结构部分进行验算，应与新建结构满足相同的荷载标准。

（3）拓宽部分＞5m的拓宽方式：拓宽部分基本为独立受力模式，原则上采用上部构造弱连接，下部构造不连接方式。拓宽部分≤3m的拓宽方式：拓宽部分难以独立受力或独立受力性能不佳，需要与原结构共同受力，原则上采用上部构造强连接、下部构造连接方式。介于二者之间的情况可根据具体情况采用合适的拓宽方式。

（4）拓宽桥梁应注意桥路配合，当桥梁位于平曲线上时，左右加宽桥须按相应曲率布置。位于纵坡处，加宽桥应与原桥纵坡拟合一致。

（5）拓宽桥梁的基础形式考虑到减小对老桥基础的影响，原则上采用桩基础；当地基条件较好时，也可采用与原桥相同的基础形式，但应注意考虑减小结构沉降的措施。当桥梁新老结构均为摩擦桩时，拓宽部分新桥桩长应比原有老桥桩长长。

（6）被阻断、破坏的既有设施（水管、过桥管线、人行道），设计应根据地方需要，考虑恢复与改移。桥梁拓宽方案选择应充分考虑施工对行车的影响，并考虑维持交通施工方案的合理。

（7）桥梁拓宽应本着“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。

（8）强调桥梁的美学和环保要求：桥梁拓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。2 桥梁拓宽设计的一般形式和方法桥梁拓宽形式有单边拓宽和双边拓宽两种，拓宽形式的选择应与原有道路路线的拓宽形式相适应。单边拓宽的形式，一般是平行原桥另建一座新的桥跨结构，具体设计与新建桥梁相同，本文不考虑新建这种情况。双边拓宽的形式主要有增设独立边梁作为人行道，以及增设大边梁来拓宽旧桥桥面和提高旧桥承载力。拓宽与新建两种方式也可进行多种组合。

桥梁拓宽的方法有：（1）增设钢筋混凝土悬臂挑梁，这是最简便的桥梁拓宽改造方法，并可和其它桥梁加固补强法一并使用。这种桥梁拓宽的方法适合于梁式桥与拱式桥，一般适用于双侧拓宽的旧桥拓宽。它的突出优点是不必拓宽桥墩，加固工作量小。（2）增设边梁或边拱，拆除一侧（或两侧）栏杆及人行道板后，在一侧（或两侧）增设边梁（或边拱肋），实现拓宽桥梁的目的。新增边梁与原主梁之间铰接，只承受自身恒载、人行道恒载与人群荷载，不承受原主梁传递的剪力，也不参加荷载横向分配。用这种方法拓宽桥梁时，应测量桥墩（台）顶宽度是否能放置新增的梁或拱肋，若不够，应进行墩帽（盖梁）的拓宽处理。（3）增加主梁或拱肋，这种方法一般用于需要拓宽桥梁又要提高承载能力的旧桥。其特点是，新增主梁或拱肋的刚度大于旧桥，以减小原桥主梁或拱肋的荷载横向分布系数，从而在拓宽桥梁的同时，提高桥梁的承载力。3 桥梁拓宽设计的横向连接方式桥梁各横向组合部分宜采用相同的结构形式和跨径。为最大限度地发挥结构抗力，应尽量加强横向联系。当横向各组合部分为不同的结构形式或跨径时，存在横向刚度差，为避免应力集中，应采用铰接或不连接等弱连接形式，弱化横向联系，同时加强纵向刚度，以确保结构的受力安全。

上部构造可采用有缝连接（不连接）、铰接、半刚接、刚接等多种方式。下部构造可采用连接或不连接等形式。其中有缝连接、铰接属于弱连接，半刚接、刚接属于强连接。

新老结构上部构造类型主要有预制T梁、预制空心板、预制箱梁、现浇箱梁等。采用同种类型的结构进行拓宽，为同刚度拓宽；采用不同类型的结构进行拓宽，为异刚度拓宽。设计中尽量采用同刚度拓宽。建议桥梁拓宽部位不宜采用横隔板，而采用边梁形式，新建结构之间可采用横隔板。为加强连接部结构整体性，预制结构连接端部应有伸出钢筋与桥面板连接成整体。为了起到连接新老结构桥面板的作用和减小新老结构不均匀沉降，新旧桥梁之间较好连接方式就是设置湿接缝。湿接缝应在新结构施工完毕后预压三个月后进行。湿接缝尽量采用标准构造，以便标准化设计和施工。湿接缝的常规宽度为50～100cm，特殊情况下宽度应在20～130cm之间，否则应进行单独设计。

新拓宽桥梁下部墩台结构应尽量与旧墩台保持外形协调一致，或采用完全相同的结构。基础型式选用应考虑其施工对旧墩台的影响，为减小拓宽桥基础沉降量，拓宽桥梁尽可能采用桩基，并通过加强地基处理、增加桩长或桩径等措施尽可能减小基础沉降；浅埋式新基础埋置深度最好在旧墩台基底标高之上。原桥采用扩大基础时要注意新老基础间的协调性，必要时对原有基础进行加固；针对上部结构自身产生的较大附加内力，可通过连接部位增大配筋并改善连接结构形式来解决。

表1 连接形式及特征一览表

连接方式 构造 受力特征 特点

不连接（广义连接） 利用伸缩缝或填缝连接新老构造 不传递内力，新老结构互不影响 受力明确，但容易破坏，维护量大，或造价高

铰接 利用假缝处钢筋连接形成铰，或仅桥面板连接，受力状态类似于铰 传递剪力，不能传递弯矩，新老结构影响较小 受力较明确，可忽略新老构造间的相互作用，桥面连续，适用性好

半刚接 采用深铰或加厚的桥面板连接 不仅能传递剪力，还传递部分的弯矩 受力不明确，但较好地解决不均匀沉降引起的开裂，新结构对原有构造能形成一定加固作用，桥面平顺

刚接 采用横梁或全断面连接 能传递剪力和弯矩 不均匀沉降影响较大，受力不明确，可以确保桥面平顺。连接的技术难度大

4 桥梁拓宽设计的计算分析

桥梁拓宽计算不仅要分析新建结构受力情况，同时也要考虑对老结构的影响。计算分析的内容有：（1）原结构自身验算；（2）拼接成整体的验算（纵、横方向）；（3）拓宽部位的局部验算；（4）基础沉降控制验算。其中特殊计算有：（1）新建预应力混凝土结构收缩徐变对原有结构的影响；（2）新建结构基础沉降对原有结构所产生的附加内力的影响；（3）错孔布置的桥梁，尤其是三向预应力混凝土箱型梁桥。计算分析的边界条件与结构自身特点、新旧结构拼接方案、拼接构造有关。采用的计算分析软件有桥梁博士、Midas Civil和Ansys等。

5 桥梁拓宽设计需注意的问题  桥梁拓宽设计前，应对旧桥现状进行全面调查，包括原桥的技术状况、沿线的地质条件、桥梁检测、荷载试验与分析计算，对旧桥的承载能力与可靠度做全面的评价。在对旧桥准确评估后，根据拓宽后的线路使用要求，确定拓宽设计标准，需要加固的桥梁应把拓宽与加固结合起来考虑。

在研究桥梁拓宽方案时需要注意的问题较多，如需要考虑新旧桥梁结构之间合理的横向连接方式、变形协调、合理拓宽时间以及在不中断原桥交通的条件下合理的新桥施工方法等。桥梁拓宽改造需要特别注意的关键技术问题有：（1）确定旧桥与拓宽新桥部分的纵向接缝，以及接缝对结构受力的影响。（2）拓宽后新旧桥梁受力特性变化、结构收缩徐变及基础沉降控制。（3）桥梁拓宽的施工问题，包括施工可行性、合理材料选择和不中断交通施工工艺等。

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