高速公路改扩建桥梁拼接设计关键技术.doc

1、高速公路改扩建桥梁拼接设计关键技术摘要：桥梁拼接加宽存在技术复杂、实施难度高、对现状交通影响大的特点，是高速公路改扩建工程的技术重点。作者在对国内已实施的几条高速公路改扩建项目的调查研究基础上，重点探讨桥梁改扩建设计需要解决的关键问题、应遵循的设计原则及技术要点，介绍分析了桥梁拼接加宽设计的几种主要方式和连接部构造处理，提出了桥梁拼接设计过程中需注意的关键技术要求，为类似工程提供参考。 关键词：高速公路；桥梁改扩建；拼接加宽设计 中图分类号：U412 文献标识码： A 1 概 述 近年来，随着我国公路交通运输的发展，早期修建的高速公路通行能力日趋饱和，部分四车道的高速公路已不能满足交通量的增长

2、需求，因此对其进行改扩建，由四车道加宽为六车道或八车道，提高其通行能力已成为当务之急。桥梁在现代高速公路中占有较大比重，加上桥梁加宽存在技术复杂、实施难度高、对现状交通影响大的特点，因此桥梁加宽设计成为高速公路改扩建工程的重点。本文重点探讨高速公路桥梁改扩建设计中的一些关键技术。 2 桥梁拚宽设计需解决的关键问题 （1）新旧上部结构之间纵向接缝的处理 根据高速沿线桥梁的具体工程实际，拚宽方案拟定为既有桥梁两侧采用相同跨径、相同结构形式的桥梁分别进行加宽拼接，桥梁的拼宽接缝一般均将位于拼宽后结构的行车道内，因此，为保证拼宽结构在运营阶段具有良好的通车平顺性和耐久性并减少后期的维护费用，纵向拼宽接

3、缝必须尽可能取消。 （2）新旧结构之间基础沉降差的控制 对拼宽桥梁，原有基础的沉降已经基本稳定，而新基础的沉降才刚刚开始，新旧结构之间基础沉降差必然存在。因此新旧结构之间基础沉降差必须采取有效措施严格控制在容许的范围之内，不致在新旧结构之间上、下部结构中造成过大的附加内力。需进行专题研究并给出新旧桥的新旧基础沉降差容许值。 （3）新旧结构之间混凝土收缩、徐变差的处理 对拼宽桥梁，原有结构已经存在多年，混凝土的收缩徐变已经趋于稳定，而新拼宽部分的混凝土收缩徐变才刚刚开始，拼宽后新老结构连为一体，新建部分的收缩徐变受到原结构的约束，这样会在原结构中产生收缩徐变次内力，在原桥结构中产生不利影响，因此

4、新旧结构之间必须采取有效措施严格控制混凝土收缩、徐变差在容许的范围之内，不致在加宽后的结构中引起过大的附加内力。 （4）拼宽施工时的方便和实用 既有混凝土桥梁拼宽将不可避免地凿出原有结构的配筋已保证新旧结构之间的连接，但必须保证对既有结构的凿除最小，保证拼宽施工过程对既有交通的影响最小。 3 桥梁改扩建的设计原则 基于上述需解决的关键问题考虑，高速既有桥梁拼宽方案的确定遵循以下原则： （1）新建桥梁的结构形式、跨径布置和桥长，原则上与老桥相同。 （2）拼宽设计时新旧桥梁上、下部结构以及基础的设置必须结合施工方案综合考虑，以最大限度减小新旧结构间的工后变形差。 （3）保证拼宽后结构的美观基本不受

5、影响。 （4）拼宽施工应简便，尽可能少地损伤原有结构。 （5）尽可能保证原有结构不因拼宽因素而加固。 （6）施工方便可行，尽量不扰动既有桥梁交通，工期短、造价低。 4 桥梁改扩建的设计要点 （1）荷载标准 近年来，由于新的公路技术标准和设计规范的逐步颁布执行，设计荷载由汽-超 20 提高到公路-级；新桥规对结构在正常使用状况下的各项应力要求也有较大提高。而改扩建项目原有桥梁大部分是按旧桥规设计的，不可能全面满足新桥规的要求。 基于以上实际情况，笔者认为应本着“尽量利用现有桥梁、灵活运用规范”的原则，务实采用“旧桥旧标准、新桥新标准”的方法处理；同时通过对旧桥进行验算、加固，将其承载能力极限状态

6、提高到公路级的水平，正常使用极限状态仍按“旧桥规”进行验算。 （2）桥梁横向拼接加宽方式 加宽改建时，新建桥梁与原有桥梁的连接处理方面，有三种方式可选择： a、上下部结构均不连接。该方式的优点有：加宽桥与原桥各自受力明确、互不影响，简化了施工程序，减小连接的施工难度，基本不影响原高速公路交通。缺点有：在汽车荷载作用下新旧桥主梁产生不均衡挠度以及加宽桥的变形大于原桥的后期变形，将会造成连接部位沥青铺装层的破坏，从而形成纵向裂缝和横桥向错台，影响行车舒适及安全和路容美观，增加后期的养护维修工作，大大增加了维修费用。 b、上部结构、下部结构均连接。该方式的优点有：加宽桥与原桥形成完整的一体，减少各种

7、荷载（包括基础整体沉降差、汽车活载、温度荷载等）作用下新老桥连接处的不均衡变形。缺点有：新桥与原桥的上部混凝土梁变形（如混凝土收缩、徐变等）不一致，加宽桥基础沉降大于原桥基础沉降，由此产生的附加内力较大，易造成下部结构的盖梁、墩台连接处产生裂缝；同时上部结构连接处也可能出现裂缝，影响行车、桥面美观性，增加维护工作量。 c、上部结构连接、下部结构不连接。综合上述两个连接方式的优缺点，将新、旧桥上部构造横向连接而下部构造不连接，上部构造横向联结部将承受由于新、旧桥基础沉降、收缩徐变不一致产生的附加内力；新、旧桥梁下构不产生相互影响；上部构造连接对下部构造产生的内力影响也很小。为减小新、旧桥基础沉降

8、差异，可通过加强新桥地基处理、增加桩长等措施来解决。针对上构自身产生的附加内力，采用增大连接部位配筋、改善构造、延期浇筑连接部混凝土等措施来解决。 上部构造相互连接、下部构造不连接的方式，已用于杭甬高速公路、沪宁高速公路等多个加宽工程，目前沪宁高速公路改扩建已通车 6 年多，使用情况较好，未出现桥面纵向裂缝。 综合上述三种连接方式并根据已建成通车的改扩建项目的使用情况，推荐采用上部构造相互连接、下部构造不连接的方式。 （3）结构拼接部的构造处理 对国内高速公路拓宽建设中上部结构空心板和 T 梁拼接构造进行了调查，对各种构造的优缺点进行了分析，并对部分拼接构造的使用效果进行调查。推荐以下拼接处理

9、方式： a、空心板梁的拼接处理 空心板采用拼接缝与桥面现浇层共同连接，先切除原老桥外侧边板的悬臂，在旧桥空心板边缘植入钢筋，待新桥架设 3 个月以后再进行横向连接。施工前先将旧桥边缘 50cm 范围桥面铺装及整体层凿开，连接钢筋，再在凿开的整体层内浇筑 C50EUA-补偿收缩混凝土，如图 4-1 所示。该拼接方案对行车影响较少，施工简单、方便，施工费用较低，新、旧桥形成整体后共同受力。 图 4.1 新旧空心板连接方式 b、T 梁的拼接处理 拼接部位翼板的施工主要流程为：拆除原桥外侧墙式护栏切除原桥外边梁上的现浇混凝土桥面板臂板（长度 550mm）安装新拓宽的 T 梁再凿除原桥外边梁上长度为 2

10、50mm 的现浇混凝土桥面板，暴露原受力钢筋原桥外侧边梁翼板植入钢筋新旧边梁拼接部位钢筋连接浇筑湿接缝处混凝土，如图 4-2 所示。 拼接部位新增横隔梁施工的主要流程为：在新旧 T 梁的肋板上设计位置钻孔直径为 32mm 的高强精轧螺纹钢筋穿过肋板绑扎横隔板钢筋拧紧精轧螺纹钢筋的螺母浇筑横隔板混凝土。 这种方式把横隔板和桥面板全部刚性连接，在沪宁高速公路 T 梁拓宽中采用，通过近 5 年的运营看，较为成功。 图 4.2 新旧 T 梁连接方式 （4）桥梁拼接设计的技术要求 a、需要对原桥结构进行切割、凿除时，应严格按结构不被破坏（不出现裂缝等） 、不降低承载能力的原则进行，设计要求尽量采用切割的

11、拆除方式，对混凝土切割面须按施工缝处理，须凿毛，以保证新老混凝土的可靠连接。 b、新拼宽部分的基础宜采用桩基础，如果采用扩大基础，必须采取地基处理措施，控制基础沉降，新旧基础整体沉降差容许值为 5mm。以沉降量容许值为指标控制桩基的设计。 c、应采用延后拼接，也就是新拼宽部分上部结构安装（浇筑）后，并完成桥面混凝土铺装后，延后拼接新旧上部结构，时间应为 6 个月。 d、除了采用前面分析中提出的构造外，还应采用综合工程措施如新旧结构拼接部位的混凝土采用补偿收缩混凝土、适当增加桩长、增加桩径等措施，以确保拼接构造有足够的安全储备。 e、设计应避免将扩建部分的上部构造搁置在原桥的下部构造上。 f、为

12、控制架设梁、板后的顶面高程与原桥梁、板的顶面高程一致，设计应依据外业实测数据校核新老结构在拼接处的高程，还应要求在拼宽桥梁墩台帽梁施工前，须复核高程。 5 结束语 桥梁拼接加宽设计是高速公路改扩建工程中的技术重点。作者在对国内已实施的几条高速公路改扩建项目的调查研究基础上，重点探讨了桥梁加宽设计需解决的关键问题、应遵循的原则及技术要点，介绍分析了桥梁拼接加宽设计的几种主要连接方式和连接部构造处理，提出了桥梁拼接设计过程中需注意的关键技术要求，希望对类似项目的设计、建设有所帮助。 参考文献： 1冯玉龙、万娟、杨勇波：高速公路桥梁拼接加宽设计探讨J，中国水运，2009（12） 2中交第二公路勘察设计研究院，京港澳高速公路涿州（京冀界）至石家庄段改扩建工程桥梁拼接方案研究报告，2011 3 中交第二公路勘察设计研究院，京藏高速公路呼和浩特至包头段改扩建工程两阶段初步设计R，2011 4 中交第二公路勘察设计研究院，京藏高速公路呼和浩特至包头段改扩建工程两阶段施工图设计R，2013