高速公路改扩建工程桥梁拓宽方法与技术研究

卢涛、佘明星、刘敏

（保利长大工程有限公司，广东广州 510000）

0 引言

近年来，交通量的飞速增长使已有公路面临着严峻的考验，部分公路的规模和等级已难以满足经济发展的需要。为了提高公路的通行能力，满足交通运输的需求，进行改扩建是十分必要的。

一般来说，改扩建工程会采用拓宽桥梁结构的方式提高公路桥梁的荷载标准，因此有效处理新旧结构之间的拼接是保证改扩建质量的关键[1]。长时间的荷载会使纵向拼接的主梁产生较大的横向位移，虽然学术界和工程界对新旧桥梁拓宽改造的结构受力、工程设计、施工工艺等方面进行了研究，并取得了显著成果，但依然存在许多技术难点[2-3]。与新建公路不同，公路改扩建工程更加复杂，需要考虑的因素更多。因此，加强对新旧桥梁拓宽拼接技术的研究，对保证改扩建工程质量有重要意义。

1 桥梁拓宽方法、技术特点及适用性

1.1 桥梁拓宽方法

旧桥在使用过程中，环境变化会导致桥梁结构逐渐恶化，相较于中梁，边梁的耐久性下降更为严重。对此，可在新旧桥梁之间增加拼接杆，以提高拼接部位的刚度。此外，可采用双侧拓宽方法，在箱梁的两侧设置斜撑杆进行拼接，设计时预留斜撑杆槽位，这种拓宽方法被称为SBWM（Strutted Box Widening Method）。

目前，桥梁拓宽方法主要有单侧拓宽和双侧拓宽两种，其特点对比如表1 所示。

表1 拓宽方法特点对比

桥梁拓宽通常在公路改建完成之后，因此原则上以双侧对称拓宽为主。中小型桥梁拓宽以原有道路的实际情况为参考，选取合适的技术标准；大型桥梁和技术复杂的中型桥梁拓宽方案的制订则需考虑桥梁本身的技术性和经济性；若结构拓宽难度较大，为了便于施工、减少对车辆通行的影响，以及保证桥梁结构的整体性，尽可能采用单侧拓宽[4]。

1.2 桥梁横向拼接方式

目前我国高速公路桥梁拓宽横向拼接主要有四种方式，如表2 所示。

表2 新旧桥梁横向拼接方式优缺点比较

在二级以下公路拓宽改造中，主梁不连接而桥面铺装层相连接的方式应用较为广泛，同时，由于断面刚度较低，建议用于小桥的拓宽中。

上下部均分离的拼接方式通常应用于两种情况：一是新建桥梁为单独一幅或单个车道，并且采用分隔带分离的桥梁；二是收缩徐变差、不均匀沉降明显及预应力反拱影响大的大跨径连续梁桥，该类桥梁的拼接面加固困难，因而采用上下部分离的方式拓宽。

1.3 主梁横向拼接构造

采用新旧桥梁主梁拼接时，通过以下三种方式横向拼接。

1.3.1 新旧主梁刚接

新旧主梁采用横隔板刚接，将桥面板和铺装层同时连成整体。横隔梁尺寸和数目可根据具体桥型来确定。

这种拼接方式能够保证扩建桥与旧桥之间拼接顺畅，提供舒适的行车环境，确保新、旧桥之间良好的整体性，桥面的平整度良好。但因在施工阶段旧桥仍需要维持交通，施工难度较大。在桥梁运营期间，结构在车辆荷载和徐变次内力的作用下内力重新分布，导致结构受力复杂，从而使新、旧桥拼接处的混凝土产生纵向不规则裂缝，严重影响桥梁的寿命。

对于箱梁，其翼缘板中常设有横向预应力筋，为了避免横向预应力筋的约束，常削弱旧桥部分截面进行拼接。拼接方式如图1 所示。

图1 有横向预应力筋的箱梁刚性拼接

对于没有横向预应力的箱梁，可以将翼缘板切割出一部分，通过现浇拼接段拼接。2002 年广佛高速公路改造工程即采用这种方式拼接，具体方式如图2所示。

图2 搭接钢筋+桥面连续

1.3.2 新旧主梁铰接

施工过程中将旧桥悬臂端露出的钢筋与新桥边板内预埋的钢筋焊接后，再用混凝土拼接成整体。该方法可为桥梁横向、纵向和竖向变形提供了一定空间，也能为结构产生的纵缝预留转角，降低不均匀变形对结构造成的不良影响，提高结构的耐久性。

1.3.3 新旧桥之间半刚性拼接

新旧桥之间半刚性拼接可以在拼接处削弱部分截面刚度，使新旧桥梁之间的拼接处形成塑性铰，铰接位置不能承受弯矩作用，但可以承受剪力作用。

对国内外横向拼接方式的调研结果表明：一般情况下，空心板桥采用横向铰接的方式进行拼接；设横隔板的小跨径的钢筋混凝土T 梁桥一般采用刚接，对于中等跨径的预应力混凝土T 梁桥，在减小新旧T 梁中心距的基础上采用刚性拼接；箱型截面的拼接方式则需根据桥梁的设计参数和施工方法确定，但对于三向预应力混凝土连续梁结构，必须采用铰接或者不连接的方式。

1.4 下部结构拓宽方法

下部结构一般在原结构单侧或左右两侧拓宽，拓宽部分与原结构的形式和尺寸保持一致；但在下部结构满足计算要求，且状况良好的情况下，可只对上部结构拓宽，下部结构保持不变或不拓宽墩台，仅拓宽（长）盖梁，从而缩短工期和节省成本。

1.4.1 桥梁墩（台）结构拓宽

桥梁墩（台）结构的拓宽要求与拓宽宽度息息相关：当拓宽宽度不大且原桥下部结构满足设计要求时，无须新建基础和桥墩，仅对翼缘或墩顶进行拓宽；而在拓宽桥面宽度较大，原有结构无法满足设计要求时，则需考虑新建桥墩。新旧桥墩的拼接参照下述方法进行。

（1）下部结构不连接

当拓宽桥梁与旧桥下部结构不连接时，采用与旧墩台相同的外形进行拓宽。同时，旧墩台也影响基础的设计与施工，一般在不影响原墩台的前提下优先采用钻孔灌注桩基础；若采用浅埋式基础，新基础的埋深应位于旧墩台基底标高之上。

（2）下部结构连接

下部结构连接的处理方式通常用在桥面较宽的拓宽工程中，新旧桥墩通过植筋连接、设置角钢连接等方法进行拼接。

1.4.2 基础拓宽

对于需新建桥墩的拓宽工程，也需对原有基础进行相应的拓宽。拓宽时应根据基础结构的形式选用相应的拓宽方法。

（1）扩大基础

原桥为扩大基础时，根据地质条件的不同有如下选择：对于地质条件良好，地基强度能够满足承载力要求的拓宽工程，仍采用刚性扩大基础；在地质条件较差时，可以采用柔性浅基础中的筏板基础和箱型基础。若采用浅基础无法满足要求，可以采用桩基础。

（2）桩基础拓宽方法

原桥为桩基础时，新拓宽部分仍用桩基础。同时，新桥桩基应适当加长、加粗，从而减少新旧桥涵间的沉降差。

1.5 桥梁拓宽方法适用性

桥梁拓宽方法应在综合考虑地形地貌、路线走向、原桥结构类型和施工条件等因素的基础上加以选择。由于不同项目之间存在一定的差异，仅采用单一的拓宽方法无法满足工程实际需求，因此应在充分调研的前提下，综合比较不同方案间的优劣，因地制宜，选择合适的拓宽方案。同时，在施工过程中严格按照制订的工序施工，以降低对交通的影响，并保证工程质量。

2 结语

随着我国经济的进步与发展，部分早期建成的公路已无法适应飞速增长的交通需求，需要进行改扩建。对既有桥梁进行改扩建时，应紧密结合实际情况，最大限度地利用原有结构，结合技术特点和适用范围选择合理的拼接方式。正确的施工方法是拓宽是否成功的关键，文章基于实际工程总结了部分桥梁拓宽方法与技术，以期为我国同类型桥梁拓宽工程提供参考。