公路桥梁拓宽拼接设计要点分析

张星宇

（江西高速石化有限责任公司，江西 南昌 330000）

0 引言

当前，我国的公路事业不断发展，公路网络建设基本完成，对整个社会的发展起到了积极作用。然而，随着社会的不断发展，公路交通流量日益增大，车辆通行数量增多，使得道路交通面临着巨大的压力，公路桥梁结构损坏比较严重，影响了交通的安全性。公路拓宽是目前解决这一问题最有效的措施，能够提高道路交通的通行效率。在公路工程拓宽施工中，桥梁拓宽拼接是施工关键部位，也是施工难点。桥梁拓宽拼接结束后，新旧桥梁性能可能存在较大差异，力学性能也存在相互影响和干扰，易引发结构质量问题，甚至导致公路桥梁损坏。因此，加强公路桥梁拓宽拼接设计研究，提高设计效果，更好地满足当前公路桥梁改扩建需要是十分重要的课题。通过理论与实际相结合的方法，能够增强该课题研究的实效性、可复制性和可操作性。因此，以某拓宽拼接桥梁典型案例为研究对象，展开相关研究。

1 工程概况

某拓宽拼接桥梁线路长度为970m，将原有道路双向4 车道改扩建为双向8 车道，桥梁以及路基结构的宽度从25m 增加到42m，设计速度为60km/h。为确保公路桥梁改建后的性能合格，设计部门绕着满足公路桥梁的通行运行需要和通行标准要求这两个目标进行全方位的现场调查，确定了科学合理的设计方案并形成了设计文件。施工单位全面落实了公路拓宽拼接的施工方案，加强了对每个环节的管控，成功完成了施工任务。经过对该桥梁改扩建后的运行情况进行考察和分析，确认桥梁整体的安全性合格、稳定性良好，各项检测指标符合公路桥梁的规范标准要求。该桥梁能够满足拓宽后的使用需要，工程质量优良。

2 桥梁拓宽拼接设计原则

首先，加强对既有桥梁的勘察。在方案确定前，设计人员应该进入现场进行全面的勘察和分析，做好各项记录工作。需要分析桥梁结构的设计标准要求，计算桥梁结构的各项参数，达到稳定性和安全性标准，并优化各项设计参数，以符合工程施工要求。

其次，明确桥梁结构形式、设计标准等内容，达到耐久性标准，满足结构强度、稳定性、载荷性能等要求，达到拓宽改建工作标准。设计人员需要经过综合性评估，了解桥梁目前的各项性能参数，确定具体的拓宽拼接技术指标。

最后，设计人员应该详细分析既有桥梁健康状况，了解其是否存在风险问题，在此基础上，优化桥梁结构设计方案，确保设计达到科学性和合理性的要求，保证方案的可行性[1]。

3 桥梁拓宽拼接设计前的准备

在公路桥梁拓宽拼接设计环节，为了达到科学性、合理性的要求，设计人员在设计前期需要对桥梁进行全面勘察、综合分析，掌握相关数据资料、各项数据信息，不断完善设计方案。此外，设计人员还需要加强各项参数测量工作，明确具体的桥跨组合、梁板结构尺寸、桥墩尺寸、盖梁结构尺寸等，掌握当前桥梁的使用情况，检查其是否出现了沉降、裂缝等病害问题，在设计中采取针对性的处理措施，以消除各种质量风险，保证工程质量[2-4]。

4 公路桥梁拓宽拼接方案分析

4.1 上下结构均不连接

在公路桥梁拓宽拼接方案中，上下结构均不连接的方式可以避免新旧桥梁结构的受力相互影响，同时也更加方便施工。通常情况下，在旧桥梁的结构中间预留一道纵缝，可以简化现场施工程序，且能保证拓宽连接效果。然而，上下结构均不连接的方式有一定的局限性，可能会导致新旧桥梁无法共同变形和受力，新桥梁结构容易出现严重的沉降问题，使得整体结构沉降超出规定要求，这会造成铺装层结构损坏，容易发生错位的问题，导致结构美观性和完整性不合格。因此，该连接方式不适用于规模较大的桥梁工程拓宽拼接，主要适用于一些要求不高的桥梁拓宽工程[5]。

4.2 上下结构全部连接

在公路桥梁拓宽拼接中，选择上下结构全部连接的方式可以提升整体性能，且能使新旧桥梁的变形和受力协同，各个主梁内力均匀分布，提升拓宽桥梁横向刚度，避免拼接部位发生变形问题。从目前的实际应用效果来看，比较常用的连接方式有通过横隔板连接整体上部结构和T 梁翼缘板两种，其中后者的应用效果更好，连接质量也更高。

然而，由于旧桥梁经过多年的使用，不会再发生沉降，而新建设的桥梁并不稳定，因此还会出现沉降的情况，会出现新旧桥梁连接部位不稳定的情况。同时，新桥路面混凝土结构存在收缩徐变反应，温度应力较大，也会导致混凝土结构存在较大的附加应力，如果情况严重，还会导致裂缝问题，对运行安全性产生不利影响。因此，目前该方式的应用并不多。

4.3 上部结构连接，下部结构不连接

上部结构连接，下部结构不连接的桥梁拓宽拼接方案有非常明显的优势，应用效果也比较好。该方式能使新桥梁和旧桥梁处于相对独立的状态，在施工中下部结构的内力影响不大，且上部具备较高的完整性，可使整体结构受力协同，不会发生严重的结构损坏或变形问题。

目前，这种方式在许多桥梁拓宽拼接中得到了应用，且应用效果非常好，也没有发生严重的裂缝问题。从实际应用效果来看，上部连接、下部不连接的处理难度相对较高，所以在方案选择上，应该综合考虑设备、成本、新旧桥梁影响因素等，协调处理各个部分的因素，保证内力的分布和变形都处于可控范围内，同时有效控制成本[6-7]。

5 公路桥梁改扩建设计要点

5.1 桥梁单双侧便道改扩建设计

在公路桥梁改扩建项目实施中，设计人员需要进行桥梁单双侧便道设计。为了确保设计符合要求，设计人员必须综合分析当前桥梁的具体情况，并提前对现场进行综合性分析，了解桥梁结构形式和问题，掌握地质条件、交通通行量等信息。然后进行扩建后设计参数的分析，详细计算桥梁路基宽度设计参数，使单侧、双侧便道设计符合要求，并确保宽度设计参数得到落实。

在该桥梁改扩建工程中，设计速度为60km/h，路基宽度增加到42m，既有桥梁路基为25m。在单侧、双侧便道设计中，工作人员需要了解两者之间的差值，然后分别进行计算分析，以确保加宽的效果合格。如果使用单侧加宽的方式，要对现场的空间、周围分布等进行分析，单侧需要增加17m 的宽度；如果采用双侧加宽的方式，每侧增加8.5m 即可满足要求。在单侧设计环节，需要加强对便道、桥梁边线距离的控制，以确保改建效果合格。在双侧桥梁便道设计中，需要以原有车道为基础，改扩建为双侧8 车道的结构，以达到结构设计科学性、合理性要求，确保车辆可以顺利通行。

5.2 桥梁拓宽改建设计

5.2.1 桥梁拓宽基础设计

在桥梁拓宽拼接设计环节，设计人员需要全面了解工程所在区域的水文条件、排洪结构、灌溉设施、航道等，以便于合理规划桥梁结构，提高桥梁改建后的运行效果。在设计过程中，需要重点进行桥梁拼接区域结构的设计，以防止因设计存在缺陷而影响总体使用效果。

在新旧桥梁纵向接缝设计中，需要明确设计方案。设计人员要对现场的车辆荷载、桥梁的承载性能等进行全面考虑，以确保将拼接两侧的高差控制在合理范围内。此外，在拓宽拼接过程中需要注意，新建桥梁结构的设计荷载应该大于既有桥梁结构的荷载，以满足桥梁工程的使用要求。

为了使整个桥梁拓宽拼接后的稳定性和安全性符合标准，设计人员需要综合考虑现场的具体情况，合理设计下部拓宽结构。通常情况下，如果采用双向6 车道的形式，下部可采用独立柱式墩结构；而双向8车道结构，则要采用双柱式墩结构。在双柱式墩设计中，设计人员需要综合分析桥梁墩柱的弯曲变形、非线性剪切变形等因素，以合理确定设计参数，确保符合工程要求[8-10]。

5.2.2 桥梁拓宽结构设计

在公路桥梁拓宽拼接施工中，需要从具体情况出发，根据不同的桥梁结构，选择适宜的拓宽拼接设计方式，提高设计水平。当前，在桥梁工程施工中，常用的桥梁结构形式有箱梁、T 形梁等。拓宽改建空心板桥梁时，需严格控制新旧桥梁的拼接施工。设计人员应从空心板桥梁的特点出发，了解拼接作业的难点，并加强对铰接缝、刚性连接缝等部位的控制，以确保连接效果达到要求。

在空心板桥梁连接过程中采用铰接缝形式，需要应根据现场的具体情况，采取合适的设计方案，将原有桥梁的悬臂板清理掉，并使用新结构取代原有结构，以提高各个结构的性能指标，进而提升结构的整体连接效果。

对于刚性连接缝，设计人员需要考虑现场的实际情况，采取合适的设计方案，提高各个结构的性能指标，满足连接标准和要求，从而达到整体性要求。设计人员需要提前对桥梁进行全面的调查了解，拓宽部位的设计宽度为25～70cm，厚度为15cm 的纵向湿接头符合使用标准。进行刚性连接缝施工时，需要对有桥梁结构中的悬臂边板进行凿除处理，预留可以安装的螺栓桥梁结构，并布置横向钢筋、钢板的结构，以实现结构的稳定连接，组合形成整体。

6 公路桥梁拓宽拼接施工设计方案

6.1 优化预应力结构

在预应力结构设计中，需要做好桥梁预应力调整工作，确保钢筋分布方式合理，以免影响桥梁结构的整体性能。随着我国工程技术的高速发展，设计水平日益提升，在公路桥梁拓宽拼接施工中可采用悬臂浇筑箱梁和预制简支空心板梁等施工技术。施工过程中加强现场管理和控制，优化预应力结构，可确保各个结构的性能合格，达到使用要求，有助于创造良好的交通通行环境，促进通行质量和效率的提高。

6.2 选择合适的混凝土施工材料

在公路桥梁拓宽拼接设计中，设计人员应结合主梁和拼接部位的要求，选择合适的混凝土施工材料，使结构性能和质量符合标准要求，避免主梁徐变引起的结构损坏问题[11]。同时，设计人员可以使用有限元模型展开设计，通过对比多种设计方案，选出符合工程建设标准要求的方案。

6.3 优化桩基础设计

目前，在公路桥梁拓宽拼接项目桩基础设计中，需要合理计算桩基础的承载力参数，确保桩体长度和直径符合要求，满足现场施工需要。为有效控制沉降参数，需要合理控制桩长。如果边界条件允许，对于群桩，应合理增加桩间距离。还可利用扩底桩、变截面桩等形式的桩体，以提高结构性能，降低沉降发生率[12]。

6.4 合理确定拼接时机

在公路桥梁拓宽拼接过程中，合理确定拼接时机极为重要。加强对拼接时间的控制，可以减小结构沉降问题，降低徐变的影响。但是在预应力桥梁性能不合格的情况下，不能盲目拼接，应综合分析现场实际情况，加强施工管制，避免结构性能不合格。结合我国桥梁拼接施工案例分析，许多新旧桥梁拼接时机在新公路桥梁施工后的90～180 天，这样能更好地满足新旧桥梁连接要求。

7 结语

文章以公路桥梁拓宽拼接项目为例，分析公路桥梁拓宽拼接设计要点，包括桥梁拓宽拼接设计原则，桥梁拓宽拼接设计前的准备，桥梁拓宽拼接方案比较，桥梁拓宽拼接设计要点等，以期帮助相关领域的工作人员厘清设计思路，明确工作重点，更好地开展该方面设计工作。