对城市桥梁拓宽设计的思考

赵旭东

（中土大地国际建筑设计有限公司上海分公司，上海市 201315）

0 引言

随着我国经济的快速发展，城镇化建设的不断推进，人们生活水平的不断提高，汽车保有量的逐年上升，城市道路的规模也随之扩大，大量早期已建城市道路已经难以满足日益增长的交通需求。为了满足扩大的交通需求而进行道路的改扩建工程中，位于道路中的桥梁的拓宽设计往往成为道路改扩建中的关键节点，很多时候直接影响方案选择、工程实施、工程造价和工期。因此对既有桥梁的拓宽设计进行探究有着十分重要的意义。

桥梁拓宽往往在收集桥梁竣工资料和桥梁检测报告的基础上开展设计。第一种情况：桥梁的竣工资料和检测结果表明既有桥梁远远不能满足设计荷载要求，则应选择拆除新建的方案，这种情况对设计人员无特别的困难，新建桥梁考虑避让既有桥梁基础和已有地下管线即可。第二种情况：桥梁的竣工资料和检测结果表明既有桥梁基本能满足设计荷载要求，可采用桥梁拼宽的方式，这种情况较为复杂，可采用的拼宽方式较多，效果也不一样[1-4]。

1 桥梁横向拼宽设计的一般要求

（1）早期已建道路交通压力较大，尤其是部分交通密集地区，既有桥梁往往病害较多，其承载能力不一定能满足实际使用需求，但如经技术状况评定能维持正常使用功能时，方可考虑对桥梁维护加强后进行扩建拼宽。

（2）市政桥梁进行扩建拼宽时，应综合考虑既有桥梁周边环境约束、地下管线、交通需求等多方面制约因素，提出适合的拼宽方案，并进行多方面比较分析。

（3）新、旧桥梁跨径布置及上、下部结构形式应尽量统一，下部墩台结构应尽量与既有桥梁墩台外形保持一致，基础形式应综合考虑施工空间及施工过程中可能对原桥产生的影响，以上海市为例：上海市地区属软土地基，既有道路市政管线排管较多，情况较为复杂，且部分道路周边建筑集中，因此拼宽部分桥梁桩基础应尽可能的采用钻孔灌注桩。

（4）因大多既有桥梁已工作多年，桥梁拼接时，新旧混凝土的收缩徐变作用存在差异，会导致连接断面产生因收缩徐变引起的附加内力；同时，既有桥梁沉降已基本进行完全，新旧桥梁基础存在沉降差，同样会产生附加内力，严重时会导致连接断面位置处产生裂缝，降低截面的承载能力。因此设计时，不应忽视新旧混凝土收缩徐变的差异，并控制好新、旧桥梁基础的不均匀沉降。

（5）近年来多部主要桥梁设计规范均已更新，如《公路桥涵设计通用规范》现行版本为（JTG D60—2015），其中车道荷载取值较以往规范有一定的增加。而既有桥梁设计多采用已废止规范，桥梁拼接时，应根据所选取的横向拼宽方式，对既有老桥进行承载能力验算，确保满足设计荷载要求，如不满足要求，则应采取各种技术措施，确保桥梁运行安全。

2 拼接方式的选择和应用

根据笔者的工程经验结合国内实施的大量的桥梁改扩建工程，新老桥拼接方式主要有以下三种：

（1）上、下部结构均不连接

新老桥间上部结构及下部结构均不连接，桥面可不连接、设置伸缩缝或者填缝以及连续摊铺桥面铺装等方式予以接顺。这种拼接方式受力明确，施工过程对老桥基本无影响，且能极大程度的保障施工期间既有桥梁的通行能力。众多城市道路交通比较繁忙，扩建时常常需考虑施工期间的交通组织问题，为避免对既有道路的通行能力产生影响，该桥梁拼接方式在城市道路改扩建工程中的应用较为广泛。

此种拼接方式受力明确，新老桥间结构不传递内力，互相不影响，但若采用伸缩缝、填缝、连续桥面铺装时接缝处容易遭到破坏，形成纵向裂缝，维护量大。采用此种拼接方式时建议有条件时采用桥面不连接，即采用单独桥梁进行拼宽，适应大交通量情况下不中断交通，可有效确保“边加宽、边通车”。

我们以人民塘桥拓宽为例来看“上、下部结构均不连接”拼接方式的应用。人民塘老桥现状宽度8 m，为双车道桥梁，不满足道路规划要求。根据建设单位要求，对该桥实施改扩建。根据桥梁检测报告，该桥总体技术状况评定为II类桥梁，即为“有轻微缺损，对桥梁使用功能无影响”。因此采用对老桥进行维修加固后利用老桥，两侧拼宽的方式进行改扩建，新拼部分桥梁与老桥上下部结构均不连接，对老桥交通不造成影响，真正实现了“边加宽、边通车”。拼接方式见图1。

图1 上、下部结构均不连接（单位：mm）

（2）上部结构连接、下部结构不连接

新老桥上部结构进行连接，下部结构不予连接。该形式桥面整体性好，同时因桥面宽度增加，既有桥梁各主梁的横向分布系数则相应减少，提升了既有桥梁的安全系数。新老下部结构分离，受力相对明确，可忽略新老构造间的相互作用，同时减少了下部结构因新老不均匀沉降引起的附加内力。

此种拼接方式上部结构建议采用铰接和加强桥面板的弱连接方式，主要传递剪力，新老结构相互影响较小，但新老结构下部的不均匀沉降将直接影响上部结构拼接位置的受力，因此需要采取适当的措施，拼接部分桥梁基础往往比老桥基础更加强大，以便减少沉降量，拼接部分桥梁上部尽早安装，并尽可能推迟新老桥上部结构的连接，有条件可采用提前预压，以使拼接部分大部分的桩基沉降和混凝土收缩徐变能够完成，同时可加强桥面铺装，以使桥面更加平顺。

我们以曹家沟桥拓宽为例来看上部结构连接、下部结构不连接的拼接方式的应用。根据桥梁竣工资料和检测报告，老桥技术状况良好，故选择加以利用。既有桥梁宽度为14 m，根据道路改扩建的要求，桥梁改扩建方案将老桥加宽4 m，车行道桥梁宽度达到18 m，以满足车行道宽度的要求。然后在车行桥两侧按照“上下结构均不连接”的方式各拼一幅人非桥。车行桥拼宽的方式采用“上部结构连接、下部结构不连接”的方式，上部结构以铰接方式连接，下部结构不予连接，该形式桥面整体性好，同时因桥面宽度增加，既有桥梁各主梁的横向分布系数则相应减少，提升了既有桥梁的安全系数。车行桥拼接方式见图2。

图2 上部结构连接、下部结构不连接（单位：mm）

（3）上、下部结构均连接

新老桥上部结构通过铰接、浇筑湿接缝等方式予以连接，下部结构为刚性连接。该拼接方式整体性好，可避免因不均匀沉降，导致上部结构梁体脱空。但该形式受不均匀沉降影响较大，受力不明确，连接的技术难度较大。一般多用于地质条件较好，不均匀沉降发生不明显的状况。如新老结构不均匀沉降控制不好，则易导致下部结构产生较大的附加内力，严重时，可能出现裂缝等病害。

此种拼接方式主要适用于拼宽宽度较窄，拼宽部分独立受力存在困难，不得不与原结构连接形成共同受力的情况。由于拼接部分桥梁基础沉降往往大于老桥基础沉降，会产生较大的附加内力，导致新桥老桥连接部位往往产生过大的变形，因此必须采取适当的应对措施。不管是上部结构还是下部结构，拼接桥梁的跨径、梁板形式、下部结构形式、高度等都必须与老桥保持完全一致。需要注意的是，拼接部分桥梁的基础应该比老桥基础更加强大，以便减少沉降量，尽量减少对老桥结构产生的附加内力。

我们以红三港桥拓宽为例来看上下部结构均连接的拼接方式的应用。红三港老桥宽度为5 m，不满足双车道通行需求，应建设单位要求进行加宽。根据桥梁竣工资料和桥梁检测报告，老桥技术状况良好，故选择利用老桥，以“上、下部结构均连接”的拼接方式进行拓宽，在既有桥梁净宽度5 m的基础上加宽2 m，使桥梁净宽度达到7 m（见图3）。由于采取了加强基础、上部结构尽早安装、加强桥面铺装等措施，桥梁运行多年，拼接部分尚未出现病害。

图3 上、下部结构均连接（单位：mm）

3 结 语

根据多年桥梁改造经验，当桥梁拓宽宽度大于等于3 m的拼接部分建议采用独立受力模式，拼接方式根据现场实际情况和交通需求，采用上部结构不连接、弱连接或湿接缝连接，下部结构不予连接的拼宽方式；当桥梁拓宽宽度小于3 m的拼接部分难以独立受力或独立受力效果不佳时，往往将拓宽部分与老桥结构连接，形成共同受力，拼接方式采用上部结构与下部结构均连接的方式。

随着我国经济的迅速发展，众多城市道路已无法满足使用需求，亟需进行改扩建改造，同时，为保证桥梁改扩建安全合理，设计需针对各类建设条件，因地制宜，采用恰当的设计方案以满足工程需要。国内桥梁拼宽设计发展已逐渐成熟，桥梁改扩建拼宽技术也更为多样，但仍需各设计人员不断总结经验，研究和设计出更为成熟适用的拼宽技术，为桥梁事业的发展做出应有的贡献。