高速公路桥梁加宽设计

第 40 卷 第 33 期
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山西建筑
期也相应延 长，往 往 交 通 管 制 的 时 间 也 较 长，影 响 群 众 满 意 度。
实施步骤：
该方案适用于桥位处地基条件较好、交通量较小的情况。
1） 拆除原桥外侧护栏，凿除原桥的部分桥面铺装； 2） 加宽侧
3） 桥梁上部结构连接、下部结构不连接。这种方案新、旧桥 凿除原桥箱梁翼缘板 100 cm，按间距向旧桥箱梁翼缘板内植入钢
YUAN Teng-wen （ Shanxi Communication Planning Survey and Design Institute，Taiyuan 030012，China） Abstract： The paper analyzes the widening bridge widening design along Taiyuan-Gujiao Expressway，indicates many factors considered in the widening design，and introduces three widening ways，no connection between upper and lower structure，the connection between the upper and lower parts，and theonly connection at the upper part，so as to provide reference for widening design of similar bridges． Key words： bridge，widening，settlement，shrink creep，added internal force
考虑到新旧桥梁基础不均匀沉降的客观存在，加宽设计的关 键是要减小新旧桥基础的不均匀沉降。本桥在加宽设计时，经研 究基础采用桩基础。为了减小基础不均匀沉降，设计时适当增加 桩长，在工期允许 的 情 况 下 适 当 延 后 上 部 结 构 的 拼 接 时 间 、设 置 后浇带等措施。针对上部结构不可避免的要产生附加内力，在连 接部位需要进行特殊设计并适当增大配筋率等方法加以解决。
第 40 卷 第 33 期 2014年11 月
山西建筑
SHANXI AＲCHITECTUＲE
Vol． 40 No． 33
Nov． 2014 ·159·
文章编号： 1009-6825（ 2014） 33-0159-02
高速公路桥梁加宽设计
袁腾文
（ 山西省交通规划勘察设计院，山西 太原 030012）
摘 要： 详细分析了山西省太古高速公路一座加宽桥的方案设计，论述了加宽设计需考虑的多项因素，并介绍了上部下部结构均
综合考虑桥位处的地质情况、行车舒适性、行车道布置、旧桥 技术状况等确定合理的加宽方案以及新旧桥连接的接缝构造。 加宽方案确定以 后，正 确 计 算 新 旧 桥 之 间 的 沉 降 差 、收 缩 徐 变 差 异，按照规范条文 验 算 新 旧 桥 的 承 载 力 是 否 满 足 要 求 、应 力 是 否
凿除原桥左幅 1 m 宽范围外侧翼缘板混凝土，新桥主梁施工完毕 带混凝土浇筑施工的时间，以使新桥基础的一大部分沉降能在新
后，在新、老桥之间浇 50 cm 宽 C55 钢纤维补偿收缩混凝土，从而 旧桥梁上部结构拼接前完成等。
形成新老桥间的铰接。新桥桥墩采用柱式墩，基础采用钻孔灌注 桩； 桥台采用肋式台，基础采用钻孔灌注桩。桥台处设一道 D80 型伸缩缝。
梁，下部结构采用柱式墩、桩基础，右前夹角 90°。由于枢纽建设 桥设计线成 90°夹角。桥型布置图见图 1。
K31+415.2 桥梁终点桩号
桥梁起点桩号 K31+324.2
50 300.4
1∶1.5
罗城
300 6
1∶1.5 852.75 孔口标高 852.755 851.25 素填土 850.45 圆砾
2） 桥梁上部结构和下部结构均进行连接。这种方案新、旧桥 梁上部结构、下部结构之间均进行连接，新、旧桥梁上部结构之间 的对应位置通过横向植筋、锚固以及现场浇筑后浇带将其连接起
满足要求、裂缝宽度是否满足要求等，验算时需要考虑新旧桥分 来； 下部对应的墩台帽、系梁等也通过植筋连接，然后浇筑后浇带
阶段受力的问题。根据验算结果，针对性的采取工程措施来保障 混凝土形成整体。这种连接方案优点是新、旧桥梁能形成整体，
接形成整体，行车舒适、路容美观； 下部结构各自受力，内力互不影 在。因此应采取相应措施减小新旧桥梁基础之间不均匀沉降，严
响，可以减少新、旧桥之间由于基础不均匀沉降而产生的附加内力。 格控制新桥的工后沉降，减小对上部结构连接部位受力所造成的
加宽方法如下： 凿除原桥左幅外侧护栏及 50 cm 宽桥面铺装， 不利影响，注意新老桥梁基础间的变形协调性，尽可能推迟后浇
山西省太原至古交高速公路东社枢纽 K31 + 369． 7 分离式立 K31 + 324． 200，终点桩号 K31 + 415． 200，桥长 91 m，桥型布置为
交原桥上部结构采用（ 25 + 35 + 25） m 现浇预应力混凝土连续箱 （ 25 + 35 + 25） m 预应力混凝土连续箱梁。桥梁各跨径线均与老
5 施工工艺
旧桥与新桥通过 26 cm 宽的现浇混凝土后浇带连接形成整 体，在箱梁两端各设一道 40 cm 厚的横梁，加强其整体性。根据沉 降随时间的变化关系曲线，设计要求加宽部分浇筑 4 个月后，再 施工后浇带，以减少材料收缩徐变及基础沉降的影响。加宽桥横 断面拼接构造见图 2。
537.6 1Biblioteka 0 321.3 216.3 50×2
180
826.1 卵石 820.1 亚粘土 814.6 卵石
821.722 A②
△
833.411 831.59 亚粘土 ③
825.79 卵石
B 821.69 亚粘土
818.29 卵石
ZK3 K31+412
808.2 亚粘土
阳曲
ZK1 K31+327 ZK2 K31+377
图 1 桥型布置图
2 桥址处地质情况
不进行连接、上部下部结构均进行连接以及上部结构连接下部结构不连接三种加宽方案，以供类似桥梁加宽设计时参考。
关键词： 桥梁，加宽，沉降，收缩徐变，附加内力
中图分类号： U455
文献标识码： A
DOI:10.13719/14-1279/tu.2014.33.089
1 工程概况
需要设置减速车道，本桥左幅需要加宽。加宽侧桥梁起点桩号为
新旧桥加宽拼接的顺利进行，保证其运营阶段正常使用。借鉴国 路容美观，后期养护费用低。缺点是新旧桥基础不均匀沉降在相
内已经完成的多条高速公路改扩建桥梁加宽技术取得的成功经 互连接处产生了附加内力，导致连接构造复杂、材料用量增加、工
收稿日期： 2014-09-15 作者简介： 袁腾文（ 1981- ） ，男，工程师
120
120
1 900
838.45 亚粘土 836.45 卵石 833.75 亚粘土
0 827.55 卵石
832.255
816.25 亚粘土 812.45 卵石
3 000
628.2
9 100 2 494+3 500+2 494
A 853.3 孔口标高
590.8
500
160 851.005
851.9 素填土 850.4 圆砾
2%
1 125 2%
老桥设计标高
180
桥墩 中心线
D160
原桥箱
老 桥
梁凿除线
道
路 C50 防水钢纤维混凝土 15 cm 设
新老桥连接部
计
（后浇桥面板厚 30 cm）
线
6 结语
为了保障道 路 安 全 畅 通 运 营，桥 梁 加 宽 需 要 考 虑 的 问 题 较 多，技术复杂，施 工 难 度 大。加 宽 桥 梁 与 新 建 桥 梁 之 间 的 异 处 在 于需要考虑新旧 桥 之 间 的 不 均 匀 沉 降、收 缩 徐 变 等 差 异 变 形，存 在多种不确定因素和新的技术问题，目前仍然缺乏比较成熟的经 验，绝不能采取一 般 的 或 新 建 桥 梁 的 设 计 方 法 来 解 决，目 前 我 国 还没有简单成熟实用的计算方法供工程师采用。随着我国经济 社会的持续快速 发 展，交 通 量 也 在 逐 年 快 速 增 长，现 有 高 速 公 路 的通行能力面临 严 峻 挑 战，为 了 提 高 高 速 公 路 的 通 行 能 力，对 现 有桥梁进行加宽是必需的。因此，桥梁加宽方案研究的应用前景 十分广阔。每一个 项 目 都 有 其 各 自 的 特 点，不 可 能 完 全 相 同，需 要工程师具体问题具体分析，不能死搬硬套。因此在方案确定之 前，应仔细研究原 有 道 路 路 况、现 状 交 通 量 及 其 组 成、桥 梁 现 状、 改扩建目标、工程地质条件等，熟悉项目特点，对桥梁加宽方案进 行针对性研究，以 指 导 设 计 与 施 工，确 保 桥 梁 结 构 安 全 运 营 。 此 外，原有桥梁的技 术 状 况 对 加 宽 方 案 的 选 取 非 常 重 要，要 在 充 分 调查研究的基础 上，对 旧 桥 技 术 状 况 进 行 认 真 评 定，对 加 宽 方 案 进行详细分析计 算、论 证、比 选。依 据 计 算 分 析 结 果 以 及 相 关 工 程经验制定严格、合理的施工方案，以确保桥梁结构运营安全。 参考文献： ［1］ JTG D63-2007，公路桥涵地基与基础设计规范［S］．
础分离、上部结构梁板连接。该方案适用于桥位处地基条件一 桥面后浇带钢筋，并与旧桥桥面现浇层钢筋搭接，搭接长度应满
般、需要保障行车舒适性的情况。
足现行设计规范的要求； 6） 绑扎拼接处现浇混凝土后浇带及端部
4 加宽方案比选
横梁钢筋，浇筑 C50 钢纤维补偿收缩混凝土； 7） 旧桥及拼接处后
桥址处经钻探揭示，地层岩性为稍密 ～ 密实亚粘土和潮湿 ～ 饱和状态的角砾互层，新旧桥之间的工后不均匀沉降较大。为了 减少新旧桥之间由于基础不均匀沉降而产生的附加内力，同时为 了保证行车舒适 和 路 容 美 观，我 院 设 计 采 用 了 上 部 结 构 连 接 、下
160 851.722
840.3 亚粘土 838.8 卵石
B 6 300
853.911
150269.7
1∶1.5 853.89 孔口标高 852.89 素填土 851.19 圆砾
1∶1.5
1 900
120 120
841.29 亚粘土 839.79 卵石
3 000
180
821.005 ①
△
831.9 亚粘土
验，方案比选阶段共提出如下几种方案：
桥址位于山前冲 洪 积 倾 斜 平 原 区，微 地 貌 为 黄 土 冲 沟，地 形
西高东低，地表 覆 盖
Qal + pl 3
粉土和卵石类土。经钻探揭示，Q3al + pl
地层岩性为稍密 ～ 密实亚粘土和潮湿 ～ 饱和状态的角砾互层。
3 加宽方案研究
选择桥梁加宽方案之前，首先需要检算旧桥的承载力等各项 参数是否满足规范要求，否则在选择加宽方案时应采取针对性措 施，确保旧桥满足使用要求。
梁上部结构之间进行刚性连接，下部结构之间不进行连接，融合 筋； 3） 现场浇筑箱梁，严格控制坐标及浇筑坐标，确保与旧桥顺利
了上述两种连接方案的优点及缺点，是目前国内尤其是山西省采 拼接。在新桥箱梁翼缘板内预埋钢筋； 4） 新旧桥钢筋一一对应焊
用较多的加宽方案，倍受建设单位青睐。该方案将新旧桥梁的基 接，焊接采用单面搭接焊，焊缝长度不得小于 10d； 5） 绑扎拼接处
浇 带 桥 面 现 浇 层 同 时 施 工，等 桥 面 现 浇 层 混 凝 土 达 到 设 计 强 度 后，即可开放交通运营； 8） 施工桥面防水层及摊铺沥青混凝土桥 面铺装。
总之，在桥梁结构 物 加 宽 方 面，在 结 构 连 接 前 尽 可 能 释 放 因
部结构不连接方案。此种方案的优点是新桥与旧桥上部结构连 变形产生的附加内力是防止和减少加宽桥梁出现病害的关键所
［2］ 徐 强． 高速公路改扩建工程桥涵结构物拼接技术［M］． 北
D180
京： 人民交通出版社，2011．
A—A 图 2 横向连接示意图
［3］ 黄明欢，易 兵． 高速公路桥梁加宽方式研究［J］． 公路交通 技术，2012（ 5） ： 18-20．
On widening design for expressway bridges
1） 桥梁上部结构、下部结构均不进行连接。这种方案新、旧 桥梁的上部结构之间、下部结构之间均不进行连接，而是在新、旧 桥梁之间预留沉降缝。等新桥建成之后，连续摊铺桥面现浇层以 及沥青混凝土铺装层。这种连接方案的优点是新、旧桥之间相互 独立，受力简单明 确 直 观，减 少 了 施 工 步 骤，加 快 了 施 工 进 度，避 免了新旧桥梁之间因不均匀沉降引起上下部结构的附加内力，同 时也避免了连接的诸多技术问题。该方案适用于桥位处地基条 件较差的情况。