小跨径现浇桥梁单侧加宽的设计技术

（衡水市交通运输局公路管理处，河北 衡水 053000）

高等级公路桥梁拓宽设计为系统工程，桥梁拓宽应符合国家现行的有关标准规范并满足整体使用性能要求；在拓宽原结构或连接新设计结构时，必须搜集原先已经存在的结构数据，并对比新设计的结构，使其存在同一荷载水平；再建造的部分不小于5m时，拓宽的结构大体上受力方式都是独立的，结构特点一般是上面的部分采用弱连接，下面的结构根据实际情况建立相应的连接方式，如拓宽结构的范围在3m之内，则新增部分无法独立荷载或独立荷载的能力低，它需要与原来的结构“合作”，一般使用上面的结构改弱连接为强连接，下部重新根据实际情况建立新连接。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。

同时，拓宽桥梁必须与原本的公路形成良性配合，如果桥梁是平曲线，则拓宽结构时，也应该遵循相同的曲率。如果处于纵坡，那么拓宽部分也应该根据实际情况模拟原来桥梁的纵坡；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；桥梁拓宽应以“安全、适用、经济、美观和有利环保”为原则，考虑与原桥的外观保持一致性。

一、工程概况

河北省省道282线北干渠左桥，2000年修建旧桥为三跨13m空心板桥，桥面净宽11.4 m，两侧各0.3m防撞护栏，桥梁全宽12.0m，右前夹角90°。该桥设计荷载为汽车-20，挂-100。2011年对该桥加宽改造后，桥面净宽21.5m，两侧各0.5m防撞护栏，桥梁全宽22.5m。加宽桥梁上部采用三跨13m普通钢筋混凝土空心板，下部采用柱式墩台，钻孔灌注桩基础。设计方案为利用原有旧桥，左侧加宽。加宽后，桥面净宽26.25m，两侧各装0.5m防撞护栏，桥梁全宽27.25m。加宽桥梁上部采用三跨13m现浇连续钢筋混凝土实心板，下部采用柱式墩台，钻孔灌注桩基础。

二、技术指标

设计荷载为公路-Ⅰ级，桥面净宽左幅(0.5m墙式护栏+净15.50m)+右幅(0.5m墙式护栏+净10.75m)，全宽27.25m。地震烈度7度，地震动峰值加速度系数0.10g，设计洪水频率1/100。

（一）下部结构形式选择

根据设计原则，该桥下部连接的方式如果采用连接式，虽然整体性较好，但面临连接刚度超过预估水平。在实际施工的过程中也不能保留原建筑中某些盖梁等构件，这提高了对施工人员的要求，也提升了施工难度。新旧桥之间上面部分的结构由于材料的物性，即混凝土存在缓慢变形及收缩，同时两者之间仍存在因沉降的差异而带来的附加应力，所以还会导致下半部分的结构连接出现拉裂，而上半部分的结构也会如此，后期需要投入更多的时间和金钱维护。

为确保建成后桥梁美观协调，应避免新桥与原桥基础的沉降差，桥梁下部形式采用与原桥结构相同且完全分离式结构。结合原桥设计图纸，拟定下部结构采用墩柱接盖梁，钻孔灌注桩基础，桥墩墩柱直径为110cm，桩径为120cm。支座设置方式为横桥向按1m左右设置一块板式橡胶支座。

（二）上部结构形式选择

上部结构建模或内力计算主要利用Midas Civil 2006。荷载数据的估算需要结合车道荷载及车辆荷载两种。由于材料的物性限制，合理估测其变化过程，估测板的上部和下部之间存在50℃差异的情况，估测1500天混凝土的缓慢变化等。按板单元分析内力，将整体板纵横向均划分为1m左右的单元，分析受弯时考虑Mxx、Myy、MMvector的各种情况；分析抗剪时考虑不同斜度的影响。桥梁宽度越大，横向弯矩越大；桥梁斜度越大，支点反力越大。

控制内力的结果出来后，还需要进行相应的验算。桥台、墩上设置抗震挡块和抗震锚栓。

（三）上部连接方式的确定

常见的加宽方式有刚性连接、铰接两种，新、旧主梁的模量差对横向弯拉应力的影响变化是刚接缝增大幅度较小，而铰缝连接下部构造对新、旧桥的不均匀沉降具有更好的适应性。因此，不管使用何种手段完成接缝，荷载的横向位置对最大横向弯拉应力的敏感程度都很高，必须提高它的固护能力。另外，刚接缝还要考虑刚度的问题。

结合工程实际情况，新、旧桥均为独柱墩台，可以视为两个独立桥梁，故设计中对纵缝采用不连接简易角钢的方式处理。新、旧桥梁只承受自身恒载、人行道恒载与人群荷载，不承受主梁连接后传递的剪力，也不参加荷载横向分配，从而降低连接过程中的施工难度。新老结构之间采用工作缝预留方式，纵缝两侧采用直径12mm的螺纹钢支架焊接30mm×30mm等边角钢用连接，缝间填塞熟料泡沫板。角钢的顶面与混凝土桥面标高、横坡保持一致，如图1所示。

图1 纵缝处理图

该种接缝的优点为新、旧桥梁结构的受力更加明确，并且互不影响，减少基础不均匀沉降、梁板的模量差对横向弯拉应力的影响，有效杜绝了连接式接缝所产生的早期强度破坏。缺点是新、旧桥面纵缝处角钢表面光滑，在不利天气下有可能造成车轮打滑，存在安全隐患。因此，在角钢表面还应采取一些防滑措施，如人工切割合适深度的菱形网格。

桥面铺装时，为确保桥面横坡达到设计要求，需对原桥部分桥面全部清除，重新施做防水层及桥面，桥面为C50防水混凝土，由于纵缝的存在，桥面铺装需分幅摊铺。

三、施工注意事项

施工的过程中不能忽视模板支架稳定性和不易变形性，在正式浇筑之前，可以先完成模板支架的稳定性测试，及时调整，避免后续操作中出现严重变形。当实心板的混凝土强度超过80%，且施工周期超过一周，方可拆除支架，然后再进行桥面铺装和护栏施工。

盖梁处纵方向的钢筋位置有特别之处，一般是双层甚至多层，同时也会面临两层或多层钢筋之间的混凝土黏接力下降，因此拥有不同层次的钢筋之间的连接，必须以焊接骨架的方式处理。焊接骨架的方式在设焊缝，具体的数据情况可以参考相应的图纸。

在实施桩基施工时，应禁止桩底和桩侧的搅拌行为，同时混凝土不得浇灌在相邻两个孔隙之间。钢筋之间的搭建和稳定基本都采用焊接方式，必须严格按照规定操作。桥台盖梁、背墙、肋板、承台及耳墙与土接触面均涂刷两道热沥青防水层。

四、结语

在设计桥梁增加结构之前，必须先收集旧桥的各种数据，分析研究，比如旧桥的荷载能力，所处地貌等。科学合理分析原桥后，再依据实际的桥梁使用情况预判及要求，设计拓宽结构。

采用简易角钢纵缝可有效避免基础不均匀沉降、梁板的模量差对横向弯拉应力的影响，减少日常维护所需费用。

简易角钢纵缝处理必须对纵缝处做必要的防滑设计处理，防止在不利天气状况下，车速过快出现安全事故。