公路桥梁改扩建拼宽设计方法分析

李航、杨勇

（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州贵阳 550000）

0 引言

随着我国经济的发展，交通需求量不断增加。然而，前期修建的高速公路通行能力已接近饱和状态，许多高速公路已不能满足交通量增长的需求。针对此问题，提出对公路进行改扩建的方法。桥梁也是交通基础设施的重要组成部分，因此在对公路进行改扩建的同时，对桥梁进行改扩建也非常必要。

1 桥梁改扩建概述

目前，桥梁的改扩建设计主要是在原结构的基础上进行，以提升桥梁整体性能和承载能力为主要目的，同时进行扩宽桥宽[1]。

拼宽工程桥梁设计遵循“老桥老标准，新桥新标准”的原则。在桥梁横向拼接设计中，需要对既有桥梁结构、拼接部分和拼接后的桥梁整体结构进行受力分析及验算。对于既有桥梁的评价，采用当时的设计标准，承载能力极限状态的计算需采用现行标准，对于不能满足标准要求的桥梁，需要先进行加固处理。

2 桥梁拼宽设计方法

预制桥梁目前采用的拼宽设计方法主要有以下几种：

2.1 桥梁上、下部独立

该方法的优点是结构受力明确，新桥与老桥在构造上互不干扰，新桥施工对老桥交通影响小，施工便捷，造价相对较低[2-4]。缺点是新老桥之间无连接，桥梁结构的整体性较差，后期养护维修工作量巨大。早期的拼宽工程多采用该方法。

2.2 桥梁上部连接，下部独立

该方法的优点是新桥与老桥上部结构形成整体受力，下部结构相互独立，无附加内力。缺点是下部结构的整体性差，拼宽桥的整体稳定性差。该方法适用于软土路基路段，下部独立，能有效避免基础不均匀沉降导致的上部结构病害。

2.3 桥梁上部连接，下部铰接

该方法的优点是新桥与老桥上部结构形成整体受力，下部结构可以适应一定的变形。缺点是下部铰接施工难度较大，工程费用相对较高。

2.4 桥梁上、下部均连接

该方法的优点是新桥与老桥形成整体受力，整体性较好，能够提高行车舒适性。缺点是由于上下部均采用刚性连接，导致连接处附加内力大，容易产生裂缝。该方法适用于地质条件比较好的路段[5]。

拼宽设计需遵循易于拼接、有利质量的原则，使拼宽桥梁的结构形式与老桥尽可能保持一致。

目前，在道路扩容工程中桥梁拼宽比较常见，一般新桥的桥面宽度比老桥的桥面宽度要窄，大多采用桥梁上部连接，下部独立的拼宽方式。上部连接可分为弱连接与强连接。弱连接：仅桥面铺装或桥面板翼板进行连接；强连接：除桥面板相连外，横隔板也要对应连接[6]。

3 新老桥连接设计要点

以某工程实例，对桥梁拼宽设计的方法进行阐述与探讨。

某既有高速互通，有一座大桥为4×30m+4×30m先简支后结构连续T梁，桥墩为双柱式圆形墩，桥台为座板式台，扩大基础。现对该互通进行改造和利用，需要对此桥左幅后4 跨进行拼宽设计。路线设计外拼桥面宽度为4.25m，渐变至4#桥墩处与老桥桥宽一致。现提出以下拼宽设计方法：新桥上部采用4×30m 先简支后结构连续T梁，与老桥结构形式保持一致；下部结构桥墩采用单柱式墩，桥台采用柱式台，桩基础。新桥按4.25m 等宽拼宽设计，上部2 片T梁，湿接缝宽度为38.5cm。施工时，先拆除老桥外侧的防撞护栏，并凿除老桥T 梁外悬臂12cm，使翼缘板钢筋外露；新建T 梁架设完毕后，将老桥与新桥的翼缘板用湿接缝相连。新老桥连接方式如图1 所示。

为了不破坏老桥扩大基础的地基完整性，新桥桥台采用桩基础。

拼宽施工需注意以下几点：

其一，施工前应按桥梁检测报告对老桥的缺陷进行处治[7-8]。老桥常见的病害主要有裂缝、漏筋、表层缺陷等，设计中采用裂缝封闭、裂缝灌胶、环氧砂浆修补、添加阻锈剂、界面剂等方式进行局部处理，如图2所示。

图2 老桥缺陷处治

其二，施工单位应首先对老桥墩台及墩台顶桥面外侧边缘进行高程测量。当老桥理论高程与实际测量值一致时，方可进行施工；否则应及时通知设计单位，待设计单位根据实际测量值修改完善该桥设计后进行施工。

其三，新桥基础施工时，应采用有效的措施，减少对老桥原基础的影响。

其四，新旧T 梁连接处（38.5cm 湿接缝）采用聚丙烯纤维混凝土浇筑，以保证连接强度，减少裂缝。

老桥左幅外侧防撞护栏采用绳锯切除，切割为横向切割，不得竖向切割，以免损伤原外边梁翼缘板。凿除老桥左幅外侧12cm 宽的翼缘板（不得采用切割的方法），并选用合理的凿除工艺，制订合理的凿除方案。在凿除过程中，不得对保留部分的混凝土造成二次损坏，同时保留老桥翼缘板的横向钢筋。

在对老桥边护栏凿除以及新建拼宽桥的过程中，可对原高速半幅进行交通封闭，待新老桥梁连接牢固且达到强度要求后，方可陆续开放交通[9]。

根据公路桥梁拼宽工程经验，新老桥之间的横向连接目前多采用化学植筋或化学锚栓方式。采用化学植筋时，新老桥的钢筋焊接对植筋胶的锚固力影响比较大，且普通植筋胶无法满足焊接要求，此时须采用特制植筋胶，以保证钢筋焊接后的锚固力基本满足要求。新老桥之间的横向连接也可以采用自攻型锚定螺栓，这种方法的原理是先通过机械设备在混凝土相应部位钻出配套的螺纹孔，然后将锚定螺栓直接攻入孔内，锚栓的切削齿自行切入混凝土，并与混凝土形成机械咬合，从而将荷载传递至混凝土中。这种方法形成的桥梁横向连接的受力性较好，后期运营出现病害的概率较低。

4 结语

桥梁改扩建设计是整个公路桥梁改扩建工程中的一个重要环节，其中新老桥之间的连接质量直接影响后期的运营使用效果。因此，在桥梁拼宽设计过程中，要特别注意连接部位的定位准确，以保证施工质量，减少后期可能出现的各种病害。前文以工程实例，分析了桥梁拼宽设计的一种方法，以期为类似的工程设计提供一定的参考。