津滨高速公路改扩建工程桥涵加宽设计①

杨立坡（天津市市政工程设计研究院，天津 300051）

津滨高速公路改扩建工程桥涵加宽设计①

杨立坡
（天津市市政工程设计研究院，天津 300051）

津滨高速公路是天津地区第一条大规模拓宽改造的高速公路，处于典型的软土地区.桥梁结构加宽遵循“同结构，同跨径，上连下不连”的设计原则，即加宽结构与原结构采用相同的结构形式和跨径，上部结构刚性连接，下部结构分离.通过加强构造设计，控制新旧结构连接部位的裂缝宽度，以减少桥面铺装表面的反射裂缝.通过适当增加桩长、控制桩底沉渣厚度、桩底注浆等措施减小新建结构基础沉降.

高速公路；改扩建；桥梁加宽；刚性连接

0　引言

津滨高速公路主线加宽方案如下所述：外环线～天津收费站（2.93km）为双向八车道快速路；天津收费站～蓟汕立交（约3.86km）为双向八车道高速公路；蓟汕立交～滨海收费站（约18.4km）为双向六车道高速公路；胡家园互通式立交主线（0. 9km）为双向六车道快速路.根据津滨高速公路主线加宽方案，桥涵构筑物需相应进行加宽改造，加宽宽度主要有4.5m和8.25m两种（单侧加宽宽度），加宽方式为两侧对称加宽.

1　津滨高速公路现状构筑物概况

津滨高速公路桥涵构筑物较多，其中互通式立交4座，中小桥22座（跨河桥9座，通道桥13座），箱形通道8座，盖板涵8座，过水箱涵15座，圆管涵56座，上跨津滨高速桥梁7座（含人行天桥1座）.

1.1.1互通式立交概况

全线共有互通式立交4座，其中张贵庄互通式立交不在本次改造范围.上部结构形式有后张预应力板梁和预应力混凝土T梁，跨径布置多为20m.中墩均为盖梁接圆柱形墩柱，桥台均为组合式桥台（边盖梁+加筋土挡墙）.基础均为钻孔灌注桩基础.

1.1.2中小桥概况

全线共有中小桥22座，其中跨河桥9座，通道桥13座.上部结构形式多为先张预应力板梁和普通钢筋混凝土板梁，其中军粮城一村桥为跨径20m的后张预应力板梁.先张预应力板梁多为10m、13m和16m的标准跨径，部分非标准跨径为8m、8.5m和9m.普通钢筋混凝土板梁跨径均小于8m.

跨河桥中墩均为明盖梁接圆柱形桥墩.桥台多为组合式桥台（边盖梁+加筋土挡墙），中心桥排干渠桥和黑潴河桥为U形桥台.通道桥均为一跨布置，桥台多为薄壁桥台，军粮城一村桥为组合式桥台.基础均为钻孔灌注桩基础.

1.1.3箱形通道概况

全线共有箱形通道8座，其中仓库区地道、民族路地道和向阳村地道为下穿地道（与高速公路主线相交位置下挖）.箱形通道结构形式均为箱形框架.三座下穿地道的箱体两侧接钢筋混凝土挡墙.

1.1.4涵洞概况

全线共设置盖板涵6座，过水箱涵17座，圆管涵56座.其中需接长盖板涵4座，过水箱涵2座，圆管涵29座.

1.1.5上跨津滨高速桥梁概况

全线上跨津滨高速公路主线的桥梁共有7座，其中有人行天桥一座.设计中主要考虑其下部结构（主要是墩柱）是否侵入津滨高速公路加宽后的净空限界，上部结构是否满足净空要求.

2　津滨高速公路桥涵加宽设计

《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》规定，对改（扩）建桥梁、涵洞必须对原结构进行检测及分析计算，以判断结构状态是否满足新的设计标准，从而确定对原结构的处理方式，即拆除重建、加固处理后利用或无需处理完全利用.

根据《津滨高速公路桥涵检测报告》和对现状桥涵结构的计算分析结果，先张预应力板梁和普通钢筋混凝土板梁结构承载能力较低，不满足新的荷载标准和耐久性要求，对其进行更换.其余结构均利用.

桥梁结构加宽遵循“同结构，同跨径，上连下不连”的设计原则，即加宽结构与原结构采用相同的结构形式和跨径，上部结构刚性连接，下部结构分离.通过加强构造设计，控制新旧结构连接部位的裂缝宽度，以减少桥面铺装表面的反射裂缝.

2.1板梁加宽设计

新旧桥范围先张板梁和普通板梁通过边板悬臂刚性连接，经计算分析确定合理的连接刚度.连接部位宽度L在50～80cm之间，高度H定为20cm.预制板梁设置小悬臂，使悬臂接缝处于弯矩较小的位置.在连接部位上方的混凝土铺装层内增设加强钢筋，以分散裂缝、控制裂缝宽度.见图1、图2.

图1　先张板梁和普通板梁加宽横断面图（单位：cm）

后张预应力板梁现状边板外悬臂配筋较少，且板厚较小无法通过植筋增加钢筋.因此切除边板外悬臂并植筋，通过后浇带与新建板梁连接.见图3、图4.

图2　先张板梁和普通板梁连接部位构造图（单位：cm）

2.2预应力混凝土T梁加宽设计

预应力混凝土T梁的加宽可通过在外边梁桥面板和对应横隔板位置植筋与新建T梁的桥面板和横隔板连接.但原T梁桥面板和横隔板厚度均较小，分别为15cm和18cm，植筋质量难以保证，且容易对原结构造成破坏.因此设计未采取此种加宽方式.

图3　后张预应力板梁加宽横断面图（单位：cm）

图4　后张预应力板梁连接部位构造图（单位：cm）

设计方案为：拆除原桥边梁和湿接缝，更换新的中梁，利用原桥中梁桥面板和横隔板的钢筋与新的中梁通过后浇带连接.在新旧桥连接部位的混凝土铺装层内沿桥梁纵向增设加强钢筋.见图5.

2.3箱体及涵洞的加宽设计

箱体及涵洞的加宽均采用与原结构相同的结构形式在两侧拼接，新旧结构之间设置沉降缝，沉降缝间填充嵌缝材料，对新建结构加强地基处理以减小沉降.新旧箱体接缝部位的混凝土铺装层内设置加强钢筋.见图6.

新旧结构之间也可通过植筋的方式刚性连接，可增强结构整体性，减少新旧结构之间的沉降差.但其连接刚度很大，在不均匀沉降作用下会产生相当大的结构内力导致连接部位开裂，影响结构的耐久性.这种连接方式不适用于软土地区.

对于下穿箱体，新旧箱体之间设置止水带，须在原箱体顶、底板及腹板中间开槽以放置止水带.见图7.

图5　预应力混凝土T梁加宽横断面图（单位：cm）

图6　箱体加宽横断面图

图7　箱体腹板止水带设置示意图（单位：mm）

现状涵洞部分长度位于路基范围，部分长度位于边坡或边坡以外，路基加宽将增加边坡或边坡外涵洞上的荷载从而产生沉降.为避免拆除现状涵洞及复杂的地基处理，利用路基处理用PTC桩承担增加的填土和汽车荷载.见图8.

2.4下部结构的加宽设计

现状桥梁中墩均为明盖梁接圆柱墩，桥台有U形桥台、薄壁桥台和组合式桥台（加筋土挡墙+边盖梁），基础均为钻孔灌注桩.

新建桥梁下部结构与原桥下部结构分离，以避免过大的连接刚度引起开裂，影响结构耐久性.新建桥梁中墩采用明盖梁接圆柱墩，桥台采用U形桥台或薄壁桥台.原组合式桥台的加筋土挡墙耐久性较差，新建结构不再采用这种结构形式.新建桥梁基础均采用钻孔灌注桩，通过适当增加桩长、控制桩底沉渣厚度等措施减小新旧结构之间的沉降差.驯海路互通式立交和东金路互通式立交桩顶反力较大，采用桩底后注浆工艺以控制桩基沉降.见图9、图10.

图8　涵洞利用PTC桩减小地基应力的措施示意

2.5胡家园互通式立交的加宽设计

根据道路加宽方案，胡家园互通式立交向道路中线侧拓宽1m，并对车道重新划分以增加1个车道.设计拆除现状波形护栏及地袱，在现状T梁悬臂和腹板上植入锚栓安装角钢形成三角撑.波形护栏地袱用钢板制作以减轻重量，地袱与角钢支撑焊接，波形护栏立柱与钢制地袱焊接.改造后的T梁主梁及悬臂经过验算满足规范要求.

2.6施工措施

天津属于典型的软土地区，新旧结构之间必然存在沉降差，施工须采取以下措施以减小其影响：控制桩底沉渣厚度，要求不大于10cm；新建下部结构需预压2个月以上，再对新旧上部结构进行连接.

上跨津滨高速桥梁的桥下净空均满足要求，否则需调整主线纵断.津北公路分离式立交二和民航学院人行天桥因墩柱侵入加宽后的行车道，需拆除重建.唐津高速公路和津北公路分离式立交一墩柱侵入加宽后的硬路肩，因此调整局部硬路肩宽度，并做好警示标志.

图9　中墩加宽横断面图　图10桥台加宽横断面图

图11　胡家园互通式立交T梁加宽横断面图（单位：cm）

3　结语

通过适当增加桩长、控制桩底沉渣厚度、桩底注浆、加强地基处理和预压等措施，尽量减小新建桥涵结构基础的沉降；通过加强新旧结构连接部位的构造处理，以达到分散裂缝、减小裂缝宽度，从而减少桥面铺装反射裂缝的目的.

本项目的经验对其他类似工程有一定的借鉴意义.

［1］王学军，杜进生，吴沛林.高速公路桥梁拓宽中几个问题的讨论［J］.公路，2008（7）：169-174.

［2］候革，史成万，张斌等.多孔空心板桥加宽技术研究［J］.公路交通技术，2007（7）：90-104.

［3］樊志刚，魏平，柴玉卿.高速公路改扩建项目的桥梁加宽设计［J］.山西建筑，2007（6）：309-310.

［4］赵煜，张柯.既有桥梁拓宽后承载潜力研究［J］.长安大学学报，2007，3（1）：51-53.

［5］王新.沈大高速公路加宽改造工程大中桥设计［J］.辽宁交通科技，2003（1）：29-30.

［6］谢宝玉.银川黄河特大桥拓宽的纵向缝设计［J］.公路，2006 （2）：19-23.

［7］李宁，王燕.郑漯高速改扩建工程桥梁加宽方案设计［J］.山西建筑，2007（8）：330-331.

［8］刘斌.银川-古窑子高速公路黄河特大桥加宽连接方式研究［J］.铁道建筑，2006（6）：11-12.

［9］万鹏，丁兴国.沪宁高速公路（上海段）桥梁拼接设计与分析［J］.中国市政工程，2008（6）：10-12.

Widening Design of Bridges and Culverts of Jinbin Expressway Reconstruction and Expansion Engineering

YANG Li-po
（Tianjin Municipal Engineering Design and Research Institute，Tianjin 300051，China）

Jinbin Expressway，located in the typical soft soil area，is the first expressway that was widened and reformed in large scale in Tianjin area.The widening design of bridge structures follows the principle that the same structure and bridge span are used in the widening structure and the present structure.Rigid connection was used in the upper structures and the substructures were separated.In order to reduce the reflection crack of the bridge deck pavement，structure design was reinforced to control the crack width of the joint between the new and the old structures.Structural measures such as increasing pile length，controlling pile bottom sediment thickness，and pile bottom grouting were used to reduce the foundation settlement of the new structures.

expressway；reconstruction and expansion；bridge widening；rigid connection

U449

A

1008-1402（2015）06-0944-04

2015-10-26

杨立坡（1979-），河北乐亭人，硕士，高级工程师，天津市市政工程设计研究院，从事桥梁设计工作.