小跨径现浇桥梁单侧加宽的设计技术

于红周

摘 要：我国近几年新技术工艺不断发展桥梁加宽、维修加固工程逐年增多。内容以某省国道282线北干渠左桥为例，根据在小跨径现浇梁桥经常碰到的单侧加宽设计、铰缝连接设计和下部构造的设计方法提出一些建议。内容先是对工程概况进行了介绍，其次介绍了拼接设计方案，如上部结构形式选择、上部连接方式的确定、下部结构形式选择。第三部分桥梁拓宽的方法，例如单侧拓宽法等。第四部分讲述了施工注意事项，最后总结出结论。

关键词：小跨径;现浇桥梁;单侧加宽

我国近年社会经济得到快速发展、人们的生活水平得到了提高，人们的出行方式得到了改善，道路交通量日益增加。我国小跨径现浇桥梁的工程质量有明显下降，通过加宽小跨径现浇桥梁可以让我们的桥梁服务水平得到提升，提升既有桥梁的荷载标准，延长既有桥梁的使用年限。在此背景下，人们对小跨径现浇梁的拼宽方案及施工质量都会提出更高的要求，这就使我们进一步研究加宽既有桥梁设计方案，来提升小跨径现浇桥梁的服务水平及使用年限。

1 工程概况

某省道282线北干渠左桥，在2000年的时候修建旧桥为三跨13 m预制空心板桥，两侧各0.3 m防撞护栏，桥梁全宽12.0 m，桥面净宽11.4 m，右前夹角90°。这座桥荷载为汽车-20，挂-100。在2011年对这桥加宽后，桥梁全宽22.5 m，桥面净宽21.5 m，两侧各0.5 m防撞护栏。上部的桥梁用了13 m钢筋混凝土空心板，下部则是圆形的墩台，基础是钻孔灌注桩的形式。利用原来桥的设计方案，左侧加宽。加宽以后，桥面的净宽度为26.25 m，桥梁全宽27.25 m，两侧各装0.5 m防撞护栏。加宽桥梁上部采用三跨13 m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。

2 结构形式选择

2.1 上部结构形式选择

桥梁横向弯矩越大，宽度就越大，支点反力越大，桥梁斜度越大。控制内力的结果出来后，还要进行验算。桥台、抗震锚栓和墩上设置抗震挡块。内力计算和上部结构建模主要利用MidasCivil2020。要结合车道荷载及车辆荷载进行荷载数据的估算。根据合理估测其变化过程，材料的物性限制，估测板的下部与上部之间存在50℃差别的情况，预测1 500天混凝土的缓慢变化的过程。内力按板单元分析，把整体的板纵向的划分为1 m左右的单元，分析抗剪时考虑不同斜度的影响。分析受弯时考虑Mxx、Myy、MMvector的各种情况。

2.2 上部连接方式的确定

经常见到的加宽方式有铰接和刚性连接两种，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比较小，然而铰缝连接下部构造对新、旧桥的不均匀沉降具备很好的适合性。所以，无论利用什么方式完成接缝，荷载的横向位置对最大横向弯拉应力的敏感程度都非常高，只能提升它的固护能力。因此，刚接缝还必须考虑刚度的问题，根据工程的现实情况，新、旧桥都作为独柱墩台，还可以把它们当作两个独立桥梁，所以在设计中对纵缝采取不连接简易角钢的方法处置。新、旧桥梁只承受自身恒载、人群荷载和人行道恒载，不能承受主梁连接后传递的剪力，还不能参加荷载横向分配，进而降低连接时候的施工困难。新老结构之间采取工作缝预留方式，纵缝两侧采取直径12 mm的螺纹钢支架焊接30 mm×30 mm等边角钢用连接，缝间填塞熟料泡沫板。混凝土桥面和角钢的顶面标高、横坡都要保持一样。在铺装桥面时，桥面横坡要确保达到设计要求，要把原来的桥上的东西全部清除，桥面及防水都要重新做，要使用C50防水混凝土做桥面。

2.3 下部结构形式选择

按照设计原则，这个桥下部连接的方式要是采取刚接，尽管总体上比较好，但是连接刚度超过预估水平。然而现实的施工中不可能保留原来旧桥中某些盖梁等构件，但提高了对施工人员的要求，并且还提升了施工的难度。新旧桥之间上面部分的结构因为材料的物理特性，即使混凝土存在缓慢变形以及收缩，并且新老桥之间还存在因沉降的差异进而带来的附加应力，进而导致下部分的结构连接出现拉裂，并且下部结构也会这样，所以后期需要投入更多的养护工作和费用。为了保证建成后桥梁美观协调，应该防止新桥和原桥基础的沉降差，桥梁下部形式采取和原桥结构相同并且完全分离式结构。集合原桥设计图纸，制定下部结构采取墩柱接盖梁，钻孔灌注桩基础，桥墩墩柱直径为110 cm，桩径为120 cm。支座设置方法为横桥向按1 m左右设置一块板式橡胶支座。

3 桥梁拓宽法

3.1 单侧拓宽法

简单的说单侧拓展法就是在桥梁的一侧加宽。这种方法可以节省不必要的施工成本支出，还能降低工程量。在大桥或者等级低的桥这种单侧拓展法经常使用，这种方法也能对结构复杂的中桥使用。所以单侧拓宽法便于施工，还可以保证交通秩序的正常运行。

3.2 上部拼接法

（1）拼接桥梁的上部结构都没有连接，很复杂的工作在橋梁拓宽中很少，一般很容易出现啃边和纵缝错台的情况。对桥梁拓宽连接的方法来讲，一般采纳纵向伸缩缝的方法，科学合理的对纵缝进行处理，最常见的方法有以下几点：

第一点，纵缝采用沥青木条填充，保证桥梁质量和外形是按照标准要求施工的。在实际生活应用中，在受到车辆荷载的重复影响，很容易出现啃边的状况。连接缝在受到重复荷载的影响下也会出现挠度差，导致沥青和木条从桥面冒出来，从而对大型车的危险系数增加。所以这样的办法适合跨度小的桥梁加宽。

第二点，对桥面行车溜车和桥面啃边的情况进行合理的预防。桥梁开裂是由于长时间荷载的影响挠度差容易造成的情况，这就要后期不断地加强养护，在旧桥或者跨度相当小的桥拓宽工作中常使用。

第三点，啃边的问题可以采用钢板包边的方法迅速解决，对于挠度来说，挠度要是很大，在行车中很有可能出现安全问题，一般常常使用两边相对独立的桥梁之间，然而桥梁和桥梁当中的间隔距离很小。

下部结构和上部结构分别是连接和不连接。旧桥主梁柔性连接和新桥连接的情况普遍使用拼接方法。根据旧桥主梁的柔性和新桥的连接，连接刚度可以大大的削弱，在后续工作中也很容易导致出现问题。除了这之外对挠度差和收缩来讲，在连接处可以释放。

4 施工注意事项

在施工的过程当中，千万不要忽略了模板支架的不易变形性和稳定性，每当浇筑之前，需要先完成模板支架的稳定性测试，并且实时进行调整，防止以后操作当中出现严重变形。然而当实心板的混凝土强度超过80%，并且施工的时间超过一周，才可以拆除支架，最后在实行桥面铺装和护栏施工。

纵向盖梁处钢筋的位置有特别的地方，通常是两层或者多层，并且还会导致两层或者多层钢筋之间的混凝土黏接力下降，所以要想有不同层次的钢筋之间的连接，需要用焊接骨架的方法处理。焊接骨架的方法在设焊缝，详细的数据信息可以对照相应的图纸。

对桩基进行施工的时候，应该防止桩底和桩侧的搅拌，并且混凝土不能浇灌在相近的两个孔隙之间。钢筋之间的搭建和稳定大多数是利用焊接的方式，还要严格依照规则操作。耳墙、桥台盖梁、背墙、肋板和土接触面需要均匀涂刷两道热沥青防水层。

5 结束语

采用简易角钢纵缝可有效避免梁板的模量差对横向弯拉应力、基础不均匀沉降的影响，日常维护所需费用减少。简易角钢纵缝处理必须对纵缝处做必要的防滑设计处理，避免在不利天气状况下，车速过快导致安全事故。

在桥梁加宽设计之前，必须先要旧桥的各种数据收集起来，分析研究，比如所处地貌、旧桥的荷载能力等。合理科学分析原橋后，再根据实际情况的桥梁使用情况预判及要求，设计拓宽结构。

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