桥梁拼宽设计案例分析
时间：2023-06-27 18:55:02 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
吴志强
（杭州市城乡建设设计院股份有限公司，浙江 杭州 31000）
随着我国经济建设的快速发展，交通量的需求不断增大，桥梁宽度已经无法满足现行的交通通行，通行能力逐渐趋于饱和，需要增加既有车行道的通行能力是当前一个重要而亟待解决的问题。通过旧桥梁的拼宽，能够有效解决行车道的通行宽度问题，但还需研究旧桥结构是否满足现行交通荷载的要求。为解决旧桥梁结构承载能力不足的问题并提高交通荷载要求，往往选择桥梁加固、加宽甚至拆除重建等设计方案[1-2]。桥梁的拆除重建一般较浪费社会资源并且违背“十四五”规划倡导的低碳原则，并且旧桥拆除过程会对环境造成破坏，拆除旧桥的废弃混凝土会污染生态环境。
研究发现，在拼宽桥和老桥搭接处会出现应力集中现象[3]，处理新旧桥梁设计问题对桥梁的使用至关重要；
有学者研究表明，当拼宽侧桥梁发生整体沉降时，对原桥的位移影响范围较大[4]，可见新旧桥梁衔接问题是技术难题。因此，若能充分利用这些旧桥解决新旧桥梁受力问题，不仅能够缩短施工时间，提高施工效率，而且还能够有效节约社会资源，保护生态环境，实现社会可持续发展战略的要求。当桥梁剩余承载力仍然较大时，通过桥梁横断面设计，充分利用老桥结构，将原来桥梁作为人行道及非机动车道为较好的选择[5-6]，从而避免新旧桥梁的衔接问题。本文以实际工程案例阐明拼宽桥的设计思路及方法，为今后该类型桥梁的拼宽改造提供参考与借鉴。
首先应保证新旧桥梁的变形能够基本一致，最大限度降低因不均匀沉降对新旧桥梁结构的影响，使桥梁在运营过程中能够共同受力或者彼此独立[7]。桥梁在拼宽过程中应遵循的原则如下：
（1）新旧桥梁施工完成后，应能够保证具有足够的稳定性，能够公共受力或者结构上彼此独立，同时能保证新旧桥梁在整体上协调变形能力满足结构受力的要求[8]；
（2）横断面充分考虑旧桥设计荷载等级，考虑其承载能力，铺装改造时充分考虑新旧桥梁横向高差导致铺装厚度增加，从而使上部结构自重增加等问题；
（3）新旧桥梁受力体系保持独立，最大限度降低新旧桥因沉降不均匀导致桥梁结构受损等问题。
根据调查资料，项目所在道路上现状永丰桥为一跨18m简支梁桥，现状永丰桥梁为近几年新建，旧桥梁桥宽10.5m，上部结构采用空心板，梁高0.9m，下部结构采用桩接盖梁形式，钻孔灌注桩基础。现状永丰桥上跨丁家港，丁家港规划宽度约18m，50年一遇洪水位为2.96m，无通航要求；
08省道以西道路现已建成，道路宽度为40m，双向六车道，因该工程位于交叉口范围需要增加桥梁宽度（见图1），以解决桥上及桥梁两侧道路交叉口通行瓶颈等问题，以提升桥梁及两侧道路的交通通行能力，减缓桥梁及两侧交叉口的交通拥堵状况，改善交通环境。该项目现已于2021年7月竣工（见图2），并且取得较好社会效益。
图1 工程现状图（施工前）
图2 竣工现场图（施工后）
3.1 设计标准
根据本项目具体情况及所在地地勘报告并依据国家现行规范标准采用指标[9]。
3.2 桥型方案
本拼宽桥梁上部结构采用简支空心板，预制简支空心板结构高度低、施工工期短，造价经济，受力明确，工艺成熟、合理，施工方便，工程投资较少，且上部结构采用工厂预制，有利于环境保护，根据方案设计对桥型进行比选分析，保留既有的桥梁，采用在其北侧拼宽方案，拼宽桥型方案采用（8+13+8）m布跨的方案（见图3）。
图3 桥型布置图（单位：cm）
拼宽桥梁上部结构采用13m预应力混凝土空心板和8m钢筋混凝土空心板，板高分别为0.7m和0.5m。
拼宽桥梁下部结构采用柱式墩台，钻孔灌注桩基础，桥台桩径采用1.0m，桥墩采用1.0m桩接0.8m柱。
3.3 技术设计
3.3.1 桥梁横断面设计
为减少新旧桥梁之间的不均匀沉降，减少因不均匀沉降导致路面开裂等一系列问题，采取横断面新旧连接处设置机非分隔带，能有效避免新旧桥上不均匀沉降对桥梁结构的影响，桥梁横断面设计见图4。
图4 拼宽与旧桥梁横断面设计图（单位：cm）
3.3.2 后浇带设计
为减少分幅施工不均匀沉降对上部结构影响，在桥梁上部结构上设置后浇带，后浇带在建筑施工中对防止钢筋混凝土结构由于自身收缩不均或沉降不均可能产生的有害裂缝具有良好的效果，且要求施工下部结构沉降稳定后最后浇筑后浇带，再将上部结构连接起来，后浇带设计见图5。
图5 后浇带设计图（单位：cm）
3.3.3 旧桥铺装设计
桥梁现浇调平层铺装具有保护行车道板、防止雨水侵入结构构件、分散车辆轮重的集中荷载等作用，桥梁桥面铺层的材料性能直接决定驾车行驶过程中的安全性、稳定性和舒适性。性能好的桥面材料不仅可以减缓车辆在桥面行驶过程中对路面造成的冲击，而且还可以使桥面的各方面性能都达到设计要求，因此桥梁铺装设计必不可少；
但常常遇到由于拼宽与旧桥梁横向高差问题，拼宽桥梁桥面比旧桥梁高，为了减轻铺装对旧桥梁的自重，本项目采用PVC管材填充现浇层，有效减少桥梁因高差增加的自重，旧桥桥面铺装改造设计见图6。
图6 旧桥铺装层设计（单位：cm）
3.3.4 桥梁基础设计
该工程采用深基础钻孔灌注桩基础，具有单桩承载力高、整体沉降小、成孔灵活方便和适用条件广泛等优点。因此能够利用钻孔灌注桩桩基的优势性能，既能有效地控制建筑物沉降变形，又能提高建筑物的结构性能，从而确保建筑物的长期安全使用。在新旧老桥项目设计上使用桩基础能够有效降低新旧桥不均匀沉降等问题。
本文以拼宽桥梁的设计为例，阐述拼宽桥梁的设计原则及设计思路，得出以下结论：
（1）拼宽桥梁设计时，尽量通过横断设计实现新桥与旧桥连接上的独立，例如在新旧桥连接处设置机非分隔带。
（2）如果桥梁结构上部结构连接时，因施工完成下部结构，待处理下部结构沉降问题后再对上部结构进行浇筑后浇带连接。
（3）新旧桥横向高差较大时，需要对其进行铺装改造，可采用PVC管材方式减少铺装层重量，以达到减少旧桥上部恒载的作用。
（4）拼宽桥梁将会充分利用现状桥梁结构，节约大量的施工时间和社会资源、保护自然环境，显著提高社会经济效益。
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