市政桥梁拼宽加固设计分析

赵宇翔

济南市市政工程设计研究院（集团）有限责任公司合肥设计院 安徽 合肥 230000

引言

21世纪，我国经济空前发展，现代化建设的程度日益提高，交通压力日益增大，现行的城市桥梁建设标准已难以适应现代交通发展的需要，因此，必须保证城市桥梁安全稳定的运行。在城市桥梁改造中，对桥梁进行拼宽加固是一种科学、合理的做法，可以获得较好的社会经济效益。在进行城市桥梁拼宽加固设计时，应充分考虑到现场地质条件，采取科学、合理的施工工艺和技术，以确保整体拼宽设计的经济性、安全性和可靠性。

1 桥梁拼宽概述

在近期的一些工程项目中，其中有些对现有的桥梁进行了大量的拼宽加固处理，所采用的技术措施基本遵循以下原则：对承载力不足的构件进行补强，从而大幅度地提高其承载能力，在满足力学性能的同时，又能保证其正常使用。一般情况下，需要进行加固的是桥墩、基础等承载比较大的部分。可见，桥梁的拼宽加固是对其附属结构的一种处理。在设计上，对老桥进行拼宽加固处理，与新建桥梁的设计完全不同，要充分利用现有结构，加固相应的结构，加宽截面不满足部位，在加固施工时，要对新建结构和原有结构之间的徐变不协调与沉降不均匀进行相应地处理，才能达到正常荷载使用的要求[1]。

2 市政桥梁拼宽加固设计的准则

为了保证城市桥梁在施工过程中始终保持良好的工作状态，需要对其进行加固，一般是以原结构为主体，并根据具体情况进行适当的改造。总之，在进行城市桥梁的拼宽加固时，应严格遵守下列原则：

市政桥梁的拼宽和加固，不能对原有的结构产生任何的影响和损坏，应始终围绕原有的结构进行科学的改造，以保证改造后的桥梁仍能正常使用。

在市政桥梁的拼宽和加固设计中，应着重解决裂缝问题，既要对现有的裂缝进行治理，又要防止新的裂缝出现，保证桥梁在改造加固前后的下变形能保持一致。

在进行市政桥梁拼宽和加固方案设计之前，必须进行相关的调查，以保证对桥梁的实际性能有充分的了解，并制定出有针对性的设计方案，以保证施工的效果。

在进行市政桥梁拼宽和加固工程中，由于拼宽施工易造成桥面下部结构的承载力增大，对下部结构造成一定的影响。因此，在工程实践中应重视，严格遵守有关施工程序，采用科学的施工工艺和方法，尽量降低拼宽对下层结构的影响。

设计市政桥梁拼宽加固工程，不仅要从安全、稳定等方面考虑，还要兼顾经济、美感、费用的合理控制，以达到预期的经济效益。

在城市桥梁拼宽加固工程中，必须在原有桥梁的基础上进行，在改造时，桥梁的性能会受到原有桥梁的各种特性的影响，为了减少不利因素对桥梁拼宽加固施工效果的影响，在设计改造前便需要认真做好各项勘察作业，有针对性的预防，以求确保拼宽加固施工的质量[2]。

3 市政桥梁拼宽加固设计方法及要点

3.1 增加钢筋混凝土悬臂挑梁

在城市桥梁的拼宽和加固中，添加钢筋混凝土悬臂梁是一种比较常用的方法。目前，在旧桥的实际应用中，常采用添加钢筋混凝土悬臂梁的方式，具有更好的承载能力，桥墩设施也能很好地适应加宽加载的要求。在实际应用中，可以对主要承重结构进行改造和加固，在条件允许的情况下，可以适当地调整横梁的横向系数，也可以采用粘贴钢板的方法进行加固，这样可以更好地提高承载性能。在新建的车辆车道和人行道上，可以考虑拆除原有的护栏、桥面铺装层，然后再进行钢筋混凝土铺装层的填充，使新桥板与旧桥板之间的联系更加紧密，从而达到拓宽桥桥梁的效果。另外，在采用添加钢筋混凝土悬臂梁的施工中，可以根据具体情况选用两侧拼宽的方法，这样既能保证桥面局部的通畅，又能减轻交通压力[3]。

3.2 单边新建桥梁

在市政桥梁的加宽和加固工程中，如果发现原来的桥梁不具备预想的承载性能，而拆除重建会造成巨大的浪费，或者根据规划的需要，进行一次单侧加宽，要求施工过程中不能影响交通运输。针对此类问题，提出了一种新的单侧新建桥梁方案，既可以提高桥的承载能力，又能在一定程度上保证交通的正常运行。但这种单侧新建桥梁在施工过程中也存在着一些问题，例如新桥与旧桥的衔接会出现一些问题，如果连接技术不到位，很可能会影响到整体桥梁的拼宽与加固。因此，为了保证新桥的施工能够达到预期的效果，应综合考虑温度、湿度、地质条件等因素，并根据具体的条件，确定新桥与旧桥的最佳衔接形式。

3.3 增设边拱

另外，在市政桥梁的加宽和加固中，增设边拱的应用，其优势和劣势都比较明显。所谓的边拱，就是在城市道路两侧的护栏和人行道板被拆掉后，根据实际情况，可以适当地增加边梁和肋条，只要承受自己的荷载就可以了，不需要承担桥梁的负荷水平分配压力。但在增加边拱时，若要增加梁，必须在桥墩顶部增加边梁或边肋拱，如发现宽度不够，应适当加宽盖梁。这种施工方法虽然总体上比较容易，但并不能有效地提高桥梁的承载能力。另外，如果在桥梁上增设拱肋或主梁，则可能会产生拱肋或主梁的刚度比老桥大的问题，这时，可以有效地承受拱肋或主梁的荷载水平分布系数，从而达到预期的拼宽效果，同时还能提高桥梁的整体承载性能。但是这种方法的工作量比较大，造价也比较高，因此在具体的选择上要充分考虑到实际情况[4]。

3.4 其他加固设计方法

在市政桥梁的拼宽加固中，采用湿接缝连接、铰连接和横隔板连接等方式都是比较有效的施工方式，但在实际施工中要注意这些施工方式的要点，以确保施工的顺利进行。在采用湿接缝连接方案时，需要在原桥面的外侧设置连接筋，并对预埋件和连接件进行焊接。另外，特别要注意的是，在新桥和老桥的交界处，应使用45cm宽的混凝土进行浇筑。在长期使用中，为了确保新桥与老桥能够成为一体，且受力相同，应考虑在新桥与老桥的连接处增加一根横梁，其厚度应控制在30cm左右。在采用铰缝连接方案时，施工单位应按规定凿掉原桥梁边板外侧腹板附近的混凝土，然后再用预制中板取代原来的桥梁边板。尤其要注意的是，在新桥与老桥的交界处，应该设置缝隙，缝隙的宽度可以控制在5cm以内，然后在缝隙上浇筑混凝土。在采用横隔板法时，应特别注意某些具体的参数，以便对桥梁进行拼宽和补强。特别是在某些特殊的位置，需要在新桥和老桥的梁空心板主梁的连接处，也就是顶部2m到中间4m的位置。当混凝土横隔板布置完毕后，再由施工人员对新桥和旧桥进行连接，保证受力状态能够保持一致性。

4 市政桥梁拼宽加固旧桥拼接方法

目前的市政桥梁拼宽和加固设计，为了保证新桥与老桥的衔接效果良好，必须根据具体情况，可以采用上下均连接、上下不连接和上部连接但下部不连接的连接方式。

4.1 上下均连接的应用要点

与老桥相比，如果新桥的主梁刚度比较大，可以采用上下均连接的方式，从而有效地减少了主梁的荷载。在将主梁上下连接时，采用了横向植筋的方法，既保证了主梁上部结构的相应部位能有效地结合，又保证了位于下部的盖梁可以利用植筋技术得到有效地连接。当主梁的上下部连接完毕，再由施工人员进行混凝土浇筑，使其上下两部分成为一个整体。由于采用上下均连接的连接方式，可以通过混凝土的浇筑，将新桥与老桥的连接处的扭拉变形降到最低。但在实际中，采用上下均连接方式都会出现一些问题，例如，由于桥梁结构、基础和材料的不同，导致基础沉降差的增加，从而对桥梁结构的整体稳定性产生不利的影响。

4.2 上下均不连接的应用要点

这种上下均不连接的方法，在实际中很容易引起不良事件，因此很少有实际使用。具体而言，上下均不连接是指不将新老桥梁连接起来，仅在新桥与老桥的连接处留出一道缝隙，并将其用作隔离带。这种上下均不连接的方法很适合于在小跨径桥梁上增设一条车道，而不能用于大跨径桥梁的桥面连接。另外，新建桥梁在使用过程中，新桥和老桥的主梁更易受外界因素的影响，从而产生不平衡的干扰。另外，由于新桥的拓宽，新桥与老桥的地基沉降存在着一定的差别，而且在连接部位容易产生裂缝，影响了行车的安全性。为了解决这个问题，如果市政桥梁的长度很小，可以采用上下均不连接的方式，但不推荐全部采用上下均不连接方法，以免在通车后出现严重的开裂问题。

4.3 上部连接但下部不连接的应用要点

在新桥与老桥的桥面连接时，可以局部连接，但主梁可以不连接，即为上部连接，下部不连接。在桥面的连接中，可以考虑在纵缝处增加钢筋，这样就能顺利地将桥面连接好，然后再进行桥面铺装。采用这种连接方法，既保证了桥面不受冲击，又保证了连接外缝的安全。但这种连接方式在实际运用中也会遇到一些问题，例如，新桥和老桥本身的变形有所不同，从而导致结构的跨径减小，进而导致连接处产生裂缝，并且不能得到有效的控制。

如果新桥与老桥之间的结构有差异，例如新桥为梁桥，老桥为拱桥，那么，设计人员可以采用上部连接而下部不连接的方式。随着近几年城市桥梁拼宽加固老桥的接合技术的不断发展，尽管采用上部连接而下部不连接的方式，可以取得良好的施工效果，但是在处理地基基础沉降问题时，仍有很大的不足。地基基础发生沉降后，桥梁的上部和下部结构之间会产生相互作用，如果不及时进行处理，将会造成连接面的损坏。

5 市政桥梁拼宽加固设计的注意要点

市政桥梁的拼宽加固设计具有特殊性和复杂性，特别是在拼宽设计时，易受各种不利因素的影响，需要特别关注。

在进行市政桥梁加宽和加固设计之前，应收集、分析各种资料，对某些关键参数和变化数据进行全面分析，以便以后的拼宽、加固工作能够顺利进行。

市政桥梁拼宽加固过程中，沉降差异对工程质量有一定的负面影响。因此，相关设计人员应积极地采取多种措施方法来对沉降差进行有效的控制，避免市政桥梁的安全稳定受到沉降差问题的影响。

有些城市桥梁的地基基础将会采用摩擦桩，因此，在进行城市桥梁的拼宽和加固施工时，必须充分考虑摩擦桩的特性，并制订出一套合理、行之有效的施工方案，例如对桥桩的长度进行适当地加长。

在市政桥梁的拼宽和加固设计时，必须对改造前后的结果进行弱连接计算，在计算时，可以忽略一些不影响计算结果的因素，从而得出精确的计算结果，为今后桥梁的拼宽和加固设计提供参考。

6 结束语

为了达到最佳的设计和施工效果，必须加强对市政桥梁的拼宽和加固设计的研究，这就需要掌握更多的专业知识，有针对性地进行市政桥梁的拼宽加固，特别是要找出影响设计结果的不利因素，并采取相应的措施，以保证设计方案的科学性和有效性，最大限度地延长市政桥梁的使用年限，保证桥梁的使用安全。