新旧桥梁横向拼宽设计要点探讨

新旧桥梁横向拼宽设计要点探讨

作者：王艳秋

来源：《城市建设理论研究》2014年第01期

摘要：新旧桥梁横向拼宽是指桥梁整体在横向为分期修建，或在原有桥梁横向以拼接加宽的方式新建新的桥梁，最终形成整体桥面的桥梁设计方案。新旧拼宽桥梁除满足本设计要点外，尚应符合国家现行的有关标准和规范。本文为新旧桥梁横向拼接加宽的结构设计提供了设计参考。

关键词：桥梁拼宽测量要求设计要点

中图分类号：U445.47文献标识码：A

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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公路改扩建工程的重点。本文重点探讨公路桥梁改扩建设计中的若干问题。

2.新旧桥梁技术概况

2.1结构连接形式

上部构造可采用有缝连接（不连接）、铰接、半刚接、刚接等多种方式；下部构造可采用连接或不连接等形式。有缝连接、铰接属于弱连接，半刚接、刚接属于强连接。

2.2 新旧结构的类型及拼接方案

新旧结构上部构造类型主要有预制T梁、预制空心板、预制箱梁、现浇箱梁等。采用同种类型的结构进行拼宽，为同刚度拼宽；采用不同类型的结构进行拼宽，为异刚度拼宽。设计中尽量采用同刚度拼宽。

2.3各种连接形式见下表，可根据工程特点进行选用。

表1 连接形式及特征一览表

连接方式构造受力特征特点

不连接（广义连接）利用伸缩缝或填缝连接新旧构造不传递内力，新旧结构互不影响受力明确，但容易破坏，维护量大，或造价高

铰接利用假缝处钢筋连接形成铰，或仅桥面板连接，受力状态类似于铰传递剪力，不能传递弯矩，新旧结构影响较小受力较明确，可忽略新旧构造间的相互作用，桥面连续，适用性好

半刚接采用深铰或加厚的桥面板连接不仅能传递剪力，还传递部分的弯矩受力不明确，但较好地解决不均匀沉降引起的开裂，新结构对原有构造能形成一定加固作用，桥面平顺

刚接采用横梁或全断面连接能传递剪力和弯矩不均匀沉降影响较大，受力不明确，可以确保桥面平顺。连接的技术难度大

3. 测量调查要求

3.1 新旧结构拼接设计中，必须对原有构造物进行充分、完整的调查，以取得足够的设计资料。

3.2 被拼接的原有构造物调查主要有3项内容：

（1）使用现状调查

（2）特征点测量

（3）设计资料和竣工资料的搜集

3.3被拼接的原有构造物使用现状调查包括外观普查、桥梁检测、荷载试验等，可参考相关规范进行。

3.4 外形特征点测量：被拼接的原有桥梁应在桥梁外边缘布设几何外形测点，跨径≤20m的桥，在墩中心线处外边缘布设测点；跨径＞20m的桥，除了在墩中心线处外边缘布设测点，还需在跨中外边缘布设加密测点，测点间距不大于20m。

3.5 高程特征点测量：被拼接的原有桥梁应在桥梁护栏内边缘布设高程测点，布点位置可对应外形测点，在护栏内侧布设。

3.6 桥长控制点测量：在各桥伸缩缝处的外形测点和高程测点兼做桥长控制点，位置在伸缩缝中心线处的护栏内外侧。

3.7各测点可利用GPS-RTK测量坐标值，利用电子水平仪测量高程值。但外形测点控制坐标，高程测点控制高程，桥长控制点为坐标、高程双控制。

3.8 桥梁拼接基准线：设计前应利用外形测点拟合桥梁拼接基准线，单孔桥、直线桥（包括弯桥直做的桥梁）应为直线；多孔弯桥应为曲线。拟合后的桥梁拼接基准线应与外形测点的距离均不小于5cm。基准线的两端起讫于原桥伸缩缝中心线。拼接部分的上部构造布置以该基准线为设计基础。

图1 拼宽桥旧桥测点布置示意图

3.9 桥梁高程复核，拼接部分的高程应以原桥高程测点为基准设计。设计高程与测点高程推算的该点高程相差应不小于3cm，可利用桥面铺装层调整，否则应调整纵面线型重新设计。

3.10 涵洞、通道特征点：明涵、明通参见桥梁；暗涵、暗通控制测点为进出口中心处涵顶和涵底处（通道相同）。该特征点同时为外形特征点和高程特征点。

4 设计原则

4.1 横向组合后的桥梁应满足整体使用要求。

4.2 组合桥梁的各组合部分应采用同一荷载等级。新建结构连接原有结构的桥梁应对原有结构部分进行验算，应与新建结构满足相同的荷载标准。

4.3 桥梁各横向组合部分宜采用相同的结构形式和跨径。为最大限度地发挥结构抗力，应尽量加强横向联系。

4.4 当横向各组合部分为不同的结构形式或跨径时，存在横向刚度差，为避免应力集中，应采用铰接或不连接等弱连接形式，弱化横向联系，同时加强纵向刚度，以确保结构的受力安全。

4.5 宽拼接桥（拼接部分＞5m）的拼接方式：拼接部分基本为独立受力模式，原则上采用上部构造弱连接，下部构造不连接方式。窄拼接桥（拼接部分≤3m）的拼接方式：拼接部分难以独立受力或独立受力性能不佳，需要与原结构共同受力，原则上采用上部构造强连接、下部构造连接方式。介于二者之间的情况可根据具体情况采用合适的拼接方式。

4.6 拼接桥梁应注意桥路配合，当桥梁位于平曲线上时，左右加宽桥须按相应曲率布置。位于纵坡处，加宽桥应与原桥纵坡拟合一致。

4.7拼接桥的基础形式考虑到减小对旧桥基础的影响，原则上采用桩基础；当地基条件较好时，也可采用与原桥相同的基础形式，但应注意考虑减小结构沉降的措施。

4.8 当拼接桥新旧结构均为摩擦桩时，拼宽部分新桥桩长应比原有旧桥桩长长。

4.9 对于桥下净空受限的主线上跨桥，通过调整被交道纵坡或适当降低上部结构建筑高度的方案进行扩建，以使桥下净空满足规范要求。

4.10 被阻断、破坏的既有设施(水管、过桥管线、人行道)，本次设计应根据地方需要，考虑恢复与改移。

4.11 拼接方案选择应充分考虑施工对行车的影响，并考虑维持交通施工方案的合理。

4.12 铺装厚度应尽可能与旧桥保持一致。

4.13 横隔板属于强连接构造，能加强横向联系，减小横向分布系数，从而分担主梁单梁荷载。但其适应变形能力底，容易造成较大应力集中而被破坏。建议新旧拼接部位不宜采用横隔板，而采用边梁形式。新建结构之间可采用横隔板。

4.14 湿接缝是新旧结构拼接的重要构造，起到连接新旧结构桥面板的作用，为了减小新旧结构不均匀沉降，湿接缝应在新结构施工完毕后预压三个月后进行。

4.15 湿接缝尽量采用标准构造，以便标准化设计和施工。

图2 标准湿接缝示意图

4.16 湿接缝及梁内预埋的横向连接钢筋应不小于φ16，纵向钢筋不小于φ12。

4.17 为加强连接部结构整体性，预制结构连接端部应有伸出钢筋与桥面板连接成整体。

4.18 湿接缝应采用收缩补偿混凝土。

4.19 湿接缝的常规宽度为50～100cm，特殊情况下宽度应在20～130cm之间，否则应进行单独设计。

4.20 旧桥翼缘切割方法：

（1）对于预制结构的小悬臂，如悬臂宽度比护栏宽度大，切割护栏的宽度；如悬臂宽度比护栏小，拆除护栏后切割悬臂宽度即可。

（2）对于现浇结构的大悬臂，如为普通钢筋混凝土悬臂，切割100～125cm宽度；如为横向预应力悬臂，则需采用特殊设计的拼接方式。

4.21 旧桥翼缘凿除方法：切割掉护栏及外边缘后，需要对旧桥翼缘进一步凿除，以露出横向钢筋进行连接，凿除宽度一般为25cm。