公路改扩建工程中桥梁加宽方案的探讨

许刚

摘 要：随着我国社会经济的持续发展，部分已建的公路已经不能满足交通量增长的需求。而在既有公路改扩建项目中，桥梁设计人员将越来越多地接触到对既有桥梁进行加宽扩建的问题。文章归纳比较了几种常见的桥梁加宽方案，并分析介绍了一则桥梁扩建拼宽的工程实例。

关键词：桥梁;改扩建;拼宽;连接

0 引言

近年来，我国公路的交通量日益饱和，旧路改扩建正逐渐成为公路建设的热门领域。桥梁是公路的咽喉，而公路改扩建项目又大多涉及到桥梁的加宽改造、拆除重建等问题。因此对于既有桥梁的加宽改造设计就具有重要的工程现实意义。

1 桥梁拓宽采用的结构类型

一般来说，桥梁加宽遵循“同结构、同跨径”的设计原则，即采用与原桥一致的结构形式拓宽，这样，改造后桥梁新旧部分的结构形式一致，相互协调[1]。

2 新旧结构的连接方式

从大量的工程实践可以看出，新旧桥梁结构如何连接是桥梁拓宽改造的关键所在。新旧结构横向连接形式的好坏直接关系到施工的难易程度，后期维修养护的费用成本，甚至改造后桥梁的安全性和可靠性。

2.1 上、下部结构均不连接

由于旧桥已经使用若干年，混凝土的收缩徐变和桥梁基础沉降已经基本完成。而新桥混凝土的收缩徐变及基础沉降都处于发展过程中。当采用这种方式加宽时，加宽桥与原桥各自受力明确且互不影响，易于施工，基本不影响既有公路的交通[2]。但是由于汽车荷载作用下，新旧桥的刚度不一致，会产生较大的挠度差，且拓宽桥梁大多宽度较小，结构侧向刚度不大，会进一步导致桥面铺装层的纵向裂缝、横桥错台和拼接位置渗漏等病害。影响行车舒适性、安全性和桥面美观的同时，更增加了后期维修养护的成本。

2.2 上、下部结构均连接

新桥与原桥形成一个整体，共同受力。减小了各种荷载（包括基础不均匀沉降、汽车荷载、温度荷载等）作用下新旧桥梁连接处的不均衡变形[3]。该方法将新、旧桥上部结构与下部墩台盖梁的对应部位均通过植筋、浇筑湿接缝、粘贴钢板等方式连接起来。这种方式的优点是改造后桥梁整体性较好。然而却存在以下几个问题：（1）新、旧桥上部结构混凝土变形不一致和下部结构的沉降差会在连接处引起较大的附加内力，易导致上下部结构连接处产生裂缝，影响行车，增加维护工作量;（2）施工复杂，成本较高，施工期的公路保通难度较大;（3）不宜用于软土地区。在日本、俄罗斯等国的部分桥梁由于在下部结构设计时便考虑了日后加宽的需求，因此较多地使用了此种加宽改造方法，而我国由于国情所限，目前实际应用中限制较多。

2.3 上部结构连接，下部结构不连接

新桥与原桥上部连接，形成整体，有利于上部结构受力、行车舒适及路容美观;下部结构不连接，下部各自受力，内力相互不影响，可以减少新、旧桥之间由于变形不一致，基础不均匀沉降而引起的附加内力[4]。在设计时，一般适当增加拼宽桥桩长，并堆载存放一段时间后再行拼接，以最大限度地减少新旧结构的不均匀变形，并降低新旧桥间的沉降差。该方法目前在国内改扩建项目中应用较广泛，改造后的桥梁使用情况较好，桥面纵向裂缝、拼接部渗漏等病害较少见，效果比较理想。然而该连接方式对施工工艺、施工组织的要求较高，且对既有公路交通也有一定影响。

无论采用何种结构加宽形式，新旧桥之间的连接都至关重要，直接影响桥梁整体性及新旧桥的联合受力性能。

3 上部结构连接方式的对比

3.1 上部结构拼宽实施方案

对于预制梁桥，常用的拼接方案有：混凝土铰连接，钢板搭接连接，弱刚性连接等。

各连接方式优缺点总结对比如下：

4 桥梁拼宽实例分析

以某国道改建项目为例，由于新建交通枢纽，需要对原公路上的一座既有桥架进行双侧拼宽。

原桥上部结构为3 m～30 m装配式预应力混凝土连续箱梁（斜交，45°），桥宽44.0 m，桥长97 m。箱梁采用先简支后连续的结构体系。原桥梁下部两侧桥台均为柱式桥台，钻孔灌注桩基础，桩径均为1.5 m。1、2号桥墩采用盖梁柱式墩、钻孔灌注桩基础，桩径均为1.5 m。为满足新建枢纽的使用要求，需要在原桥左、右幅外侧各拓宽8 m。

4.1 桥梁加宽方案设计

本桥设计中的一个有利条件是原桥梁为三幅桥梁独自受力，中间采用绿化带分隔开来。两侧拼宽的位置为原桥的非机动车道，因此拼宽桥施工对道路交通影响很小，并且不需要考虑上部结构连接时混凝土接缝受车辆荷载及其震动的影响。因此设计时采用了新、旧桥上部结构连接，下部结构不连接的拼宽方案。新建桥梁的上、下部结构体系均与原桥相同。

4.2 新旧桥连接构造措施

为保证拼宽桥建成后的使用效果，设计采用的具体构造措施如下：

（1）加宽桥梁部分由两片中梁和一片边梁拼装而成，原桥与加宽部分通过50 cm宽的现浇混凝土湿接缝连接形成整体。

（2）拆除原桥外侧护栏，并凿除护栏内侧100 cm范围内的原桥桥面铺装，为确保桥面整体受力，加宽桥面现浇层钢筋与旧桥整体化层钢筋搭接连接。

（3）为确保原结构与新建结构的上部结构共同受力，新、旧桥梁上部结构之间需进行有效连接：拆除原桥边梁悬臂50 cm，在原箱梁翼缘位置植入连接钢筋与新箱梁预埋钢筋对应焊接，再通过混凝土浇筑将新、旧梁连接成整体。

（4）为减少运营期间新旧桥不均匀沉降对结构受力的不良影响，在新旧桥桥台处设置2 cm的沉降缝，用沥青麻絮填塞;并对加宽桥梁进行增加桩长，且严格控制施工时的桩底沉渣厚度等措施减小新桥基础的沉降。

（5）对拼宽梁桥来说，在汽车偏载作用及接缝段混凝土收缩徐变的影响下，旧桥翼缘的上下缘可能会出现较大的横向拉应力，导致其产生沿顺桥向的裂缝。考虑到此问题，本桥拼接采用了 “弱刚性连接”方法，且在新旧桥面板和混凝铺装层顶面沿纵桥向方向设置2 cm深，3 mm宽的切缝，在保证上部结构整体性的同时，希望通过切缝的变形释放部分附加应力，从一定程度上解决箱梁拼接缝纵向开裂的问题。

（6）为减少新旧桥梁的不均匀沉降，以及新桥上部结构混凝土收缩带来的不利影响，要求施工时进行必要的堆载预压程序，即在新建现浇箱梁安装到位后，先采用预压法消除新建桥梁部分沉降后（预压重量采用自重的一半，时间不小于3个月），再采用C50钢纤维补充混凝土浇筑50 cm的拼接缝。

该工程目前已建成通车，拼宽桥的具体实施效果仍需要进一步的观测研究。希望能为今后的桥梁拓宽改建工程提供良好的参考方式。

5 结语

桥梁的拼宽改建是一项较为繁琐的工程，受多种因素影响，设计中要因地制宜，综合考虑，在保证技术可行的同时要兼顾经济效益。本文对国内桥梁拼宽的几种常见方式进行了归纳，并对一则工程实例进行了总结分析。愿对桥梁拼宽改造工程提供一定参考，起到抛砖引玉的作用。

参考文献：

[1]朱坤宁.简支连续桥面连续桥梁拓宽的结构分析与研究[D].南京：东南大学，2007.

[2]吴文清，叶见曙，鞠金荧，等.高速公路扩建中桥梁拓宽现状与方案分析[J].中外公路，2007（6）：100-104.

[3]叶生.旧橋整体加宽中若干问题的研究[D].合肥：合肥工业大学，2006.

[4]惠小荣.交通荷载对拓宽桥梁接缝的影响研究[D].北京：北京交通大学，2009.