桥梁改扩建中空心板桥拼接梁板选型研究

周东辉

（广东省路桥建设发展有限公司，广东 广州 510000）

0 引言

随着社会的发展，部分早期建造的高速公路已不能满足现状交通量的需求，部分地区亟需进行改扩建[1]。根据地理条件情况，既有桥梁改扩建形式主要分为两侧加宽、单侧加宽、分离新建等几中形式。拼宽桥梁的梁板选型对施工过程及后续养护的难易程度起到决定性的作用。

某项目现状为双向四车道高速公路，设计速度为80km/h，路基宽度为23m。改扩建后为双向8 车道，设计速度为100km/h，路基宽度为42m。基于拼宽桥梁梁板选型的重要性，本文将重点对其改扩建中空心板桥拼接梁板的选型进行研究。

1 桥梁改扩建方案

根据该项目的实际情况，拟定了3 种扩建方案。根据既有桥梁不同位置，3种方案均有应用。

（1）两侧加宽：分两侧拼宽和两侧分离增建。

（2）单侧加宽：单侧分离增建4 车道桥梁，既有桥梁直接利用，改为单向4车道通行。

（3）分离新建：特殊工点（如高边坡、不良地质避让等）、大跨径桥梁采用分离新建。

2 拼宽宽度分析

在选择该桥梁改扩建形式之前，首先对既有高速公路桥梁保通宽度进行分析，并初拟横断面布置如下：

（1）利用分离新建方式，半幅桥梁保通4车道，新建半幅桥梁总宽为20.5m，保通断面划分如图1所示。该项目半幅新建或拼宽后桥梁可满足保通要求。

图1 20.5m保通横断面（单位：cm）

（2）利用拼宽桥梁和既有桥梁半幅，实现双向4 车道保通，单向2 车道最小保通宽度布置（如图2 所示）。车道宽度按照《高速公路改扩建交通组织设计规范》（JTG/T 3392-2022）要求选取3.5m，侧向余宽保证0.75m，并建议限速60km/h行驶。

图2 9.5m保通横断面图（单位：cm）

（3）双侧拼宽断面。该项目既有桥梁标准横断面总宽为23m，直接拼宽到双向8 车道分别需加宽9.5m，横断面布置如图3所示。

图3 临时拼接横断面（单位：cm）

3 梁板选型

3.1 既有桥梁空心板结构参数

既有桥梁空心板主要跨径10m、13m、16m、20m 对应梁高分别为0.65m、0.75m、0.85m、0.95m，预制板宽1.24m。主要截面尺寸及特性如图4、表1所示。

表1 既有桥梁空心板特性

图4 旧桥空心板断面

3.2 空心板扩建梁型选择

根据近几年扩建项目中的空心板使用情况，空心板内腔梁端尺寸较小，内模出模困难，采用气囊、泡沫等内模，施工质量存在一定的不可控性。本次以扩建后为21m单向4车道、拼接宽度为9.5m断面为例，空心板桥扩建（换板、拼宽）主要考虑采用预应力混凝土后张空心板和预应力混凝土双T梁（密肋T梁）方案进行比选。

3.2.1 扩建桥采用空心板方案

（1）采用空心板结构对原桥进行换板或拼接，空心板主要参考广东省标准的后张法预应力混凝土空心板及相关项目资料，板宽1.25m。主要截面尺寸如图5 所示，不同跨径空心板特性见表2。

表2 不同跨径空心板特性

图5 拼宽桥空心板断面

（2）根据该项目横断面情况，桥宽及空心板型拼接断面如图6所示。

图6 既有空心板桥空心板拼宽断面（单位：cm）

（3）各桥宽版型拼宽尺寸见表3。

表3 空心板拼宽参数

3.2.2 扩建桥采用双T梁方案

（1）双T 梁方案设计时，需重点考虑以下方面：①梁板结构刚度与既有桥梁接近；②考虑梁板更换及下穿道路净空，梁高不宜过高；③考虑施工质量，湿接缝宽度建议按40～60cm 左右控制；④由于双T 梁肋板间距布置与既有桥梁宽度、拼宽桥梁宽度相关，经过试算研究，结合深汕西等项目使用及施工情况，原则上双T肋板间距初拟为1.5m。

（2）既有桥梁拼宽双T梁断面结构及参数如图7。

图7 既有空心桥板双T梁拼宽断面（单位：cm）

（3）双T梁结构及尺寸如图8所示。根据断面布置及跨径统计，各桥宽跨径双T梁截面特性见表4。

表4 不同跨径肋间距1.5m双T梁截面特性

图8 双T梁断面

（4）为了了解不同拼宽结构对老桥的影响，分别针对原有结构、空心板拼接以及1.5m间距双T梁拼接共4种布置，根据杠杆原理计算各情况下跨中汽车荷载分布系数，以原有结构为16m 空心板为例，对比分析不同拼接结构形式对原有结构汽车横向分布的影响，见表5。由表5分析可以总结以下几点：

表5 16m跨径不同拼接结构跨中荷载分布系数

①对既有桥梁进行拼宽会降低原有结构汽车荷载横向分布系数，拼宽结构刚度不同，荷载分布系数降低幅度有差异；

②对既有桥梁进行拼接，各个梁板受力变化幅度不同，中梁变化较小，边梁荷载降低较大；

③采用空心板拼接对原有结构受力影响最大，荷载降幅最大，边梁荷载分布系数最大降幅可达36.4%，估算可降低约10%内力，相应提高约10%安全富余；

④采用双T 梁进行拼接对原有结构仍是有利的，只是荷载分布降幅小于空心板结构，可提高既有桥梁约5%的安全富余。

（5）梁型结构比选。结合施工质量控制、新老桥拼接的受力协调性、后续管养等因素，对老桥空心板桥拼宽结构采用常规空心板（后张法）和密肋T 梁进行综合比选，比选结果见表6所示。

表6 拼宽桥传统空心板与密肋T梁综合比选

4 结束语

本文以整体式路基23m 双向4 车道扩建为42m 双向8 车道为例，分析了桥梁改扩建中空心板桥拼接梁板的选型，结论如下：综合考虑施工质量控制及方便后续养护、梁板受力等因素后，本项目采用密肋T 梁与空心板拼接。