旧桥改造方法和工艺

旧桥加宽的施工工艺
一、新旧桥之间的约束与影响
对老桥进行结构验算并采取加固措施。

对上部结构空心板的验算。

考虑到桥梁上部结构采用的是预应力空心板结构，其连接横向主要依靠绞缝及桥面铺装，横向刚度较小，采用“刚接板（梁）法”，计算荷载横向分配系数，在最不利布载情况下，对老桥在加宽后的空心板受力情况进行结构验算。

验算数据与老桥的设计资料对比结果表明，其承载力满足设计级的要求。

对老桥盖梁的验算。

由于在支点处，主梁的抗扭刚度趋近于无穷大，因此可以忽略其影响，采用“杠杆法”计算荷载横向分配系数，并由此计算在恒载及活载作用下各截面内力，对加宽后老桥盖梁进行承载力验算。

验算数据与老桥的设计资料对比结果表明，按容许应力法计算，老桥部分除老桥靠近加宽部分立柱顶面处负弯矩区，砼的主拉应力稍大于其容许主拉应力值。

为确保加宽后老桥结构安全，我们采取对负弯矩区盖梁顶面打毛，在其上设锚栓并粘贴钢板的方法对老桥盖梁进行加固。

加固后盖梁的正截面抗弯承载力及斜截面抗剪承载力均满设计的要求。

对老桥桩柱的验算。

由盖梁的荷载布置情况，计算出作用于墩柱顶及墩柱底的最大垂直力、水平力及弯矩。

对轴心受压构件及偏心受压构件验算表明，老桥墩柱及基桩配筋、桩长均满足设计荷载作用要求。

二、加宽部分的设计计算及研究
上部结构。

为保证新老桥空心板刚度的一致，使荷载在横桥向有效分配，加宽部分空心板仍按原设计施工。

因此我们对原设计空心板进行重新验算，确定其承载力满足设计荷载要求。

为防止桥面开裂，新老桥衔接部位加铺双层钢筋网，以确保桥梁结构安全。

盖梁的计算研究。

考虑到新老桥沉降可能不一致对盖梁受力会产生不利影响，制定方案时，对新老桥盖梁采用断开处理。

所以在荷载布置时，将车辆荷载布置至桥梁加宽部分内侧边缘，作为最不利荷载布置。

旧桥整体加宽时，加宽部分的桥梁及空心板布置应满足以下要求：
（一）新旧桥上部结构尽量吻合，使新加宽桥的刚度与原桥基本相同，从而保证不会因为新旧桥梁的刚度不同，在新旧桥结合部产生的挠度差过大，而产生纵向裂缝。

（二）新桥下部结构在满足受力要求的情况下，不可在原旧桥桩附近灌注新的桥桩基，尽量增大新、旧桥梁之间的桩距，防止施工过程对旧桥基础结构产生影响。

（三）新桥立面与旧桥保持基本一致，注意坡度的顺接，有利于结构受力和桥上行车。

旧桥加宽过程中，即使新、旧桥梁不进行连接，也会因为新桥的施工，对旧桥基础产生扰动等负面影响。

新、旧桥一旦整体连接，这种影响程度将会更大，连接以后，彼此间会相互约束和牵制。

（一）旧桥对新桥的约束。

新、旧桥梁整体连接时，新桥收缩、徐变刚刚开始，而旧桥收缩、徐变基本完成。

新桥混凝土发生收缩，旧桥会抑制新桥混凝土收缩量，反之，新桥混凝土收缩，旧桥将被带动收缩。

（二）新桥对旧桥的影响，由于收缩、徐变的影响，新桥会沿着水平方向的纵向和横向会产生变形，开裂。

同时，由于受到基础不均匀沉降等因素的影响，新桥也会沿垂直方向的纵向和横向产生变形。

分析新旧桥梁之间的约束时，要处理好纵、横向变形协调关系。

新、旧桥梁纵缝连接时，要避免在混凝土没有凝固，没有强度情况下，各种动荷载对其干扰，造成混凝土内部出现微裂缝，影响纵缝连接效果，连接处所用混凝土应比两侧高出一个标号且混凝土搅拌一定要均匀，振捣力度要符合设计要求。

纵缝连接过程中，最好停止交通，这时没有行车的振动，没有挠度差，等连接完以后，新、旧桥梁连接部位达到一定的结构强度，能够共同工作时，再开放交通，但高等级公路往往不能封闭交通，这种情况下，纵缝连接应该在夜间进行，减少交通量，限制车速，必要时可在混凝土中掺入适当的外加剂。

行驶的车辆尽量离纵缝连接部位远一些，从边部通行，
尽量满足纵缝连接的要求。

三、施工工艺的影响
（一）新桥基础施工对旧桥基础的影响：１、流砂、流土淤泥等降低桩基础的承载力和稳定性。

２、抽地下水增加了桥梁的基桩荷载，增加沉降量。

（二）施工机械的振动对旧桥的影响。

（三）新桥施工可能对旧桥造成损伤，包括机械的和人为的。

四、连接工艺及方法的影响
纵向接缝处理是桥梁加宽设计的重点和难点。

从国内桥梁整体加宽的实践来看，主要有三种处理方式：
（一）新旧桥墩、台帽以上结构均连接。

旧桥墩、台帽由单悬臂结构经连接后转变为连续梁或刚架结构，这需要旧桥墩、台帽具有足够的抗弯能力，新桥采用桩基础减小不均匀沉降，否则容易引起旧桥墩、台帽产生裂缝。

（二）梁板以上结构均连接。

新旧梁板的连接有两种情况：
１、连接时将旧桥外边板换成中板，需凿除旧桥墩、台帽的挡块和部分帽梁，并应在新桥侧梁板架设完成后实施超载预压，以消除基础初期变形，之后再进行新、旧梁板的刚接；
２、主要通过现浇钢架梁实现刚接。

空心板可采取对旧桥外侧边板上种植连接件(由钢板、种植螺栓、连接钢筋组成)，连接钢筋与新板预埋筋进行焊接，再现浇钢架梁和桥面铺装层，完成连接工作；T形、I字形梁则应凿除旧桥部分悬臂板，并种植横隔梁钢筋，新加宽部分T梁结构尺寸基本同原桥。

新、旧梁间及新加宽部分横向采用湿接缝和现浇横隔梁刚性连接，以进一步提高新、旧桥整体参与受力的能力。

箱形梁往往与旧桥悬臂较长，故凿除的范围较大，对于空心板梁分如下两种形式：
(1)不带小悬臂的空心板之间的连接：这种空心板新旧结构高度相等，构造相同，间距只用2cm，其连接方式是借鉴于现行空心板梁所通常采用的铰缝连接的方式，即：通过在新旧梁体相邻处开凿铰缝、植筋再将新旧空心板梁铰接，连续处重做桥面，从而达到新旧结构变形协调。

(2)带小悬臂的空心板与不带小悬臂的空心板之间的连接：这种空心板梁的特点是新旧梁体高度不相等，旧桥梁体较高，新桥边梁有一外伸小翼缘。

由于小翼缘外伸长度较小，相对刚度较大，如果直接通过它与旧桥梁体相连，翼缘受力将不能满足运营要求。

因而此类结构的连接方式是：打掉新桥的小翼缘，在新旧梁体之间增设横梁，重做连接处的桥面板。

为加强结构的横向连接，在每个横梁处粘贴了钢板，钢板的局部构造考虑了新旧梁体高度差异的影响。

对于简支T梁及板梁，新旧结构连接原理及受力均较简单，受力较为明显，连接后原新旧结构相邻处边梁均变成中梁，计算结果表明横向分布系数有所减少，对结构纵向整体受力有利。

连接效果试验评定结果也证明这些连接方式是可行的。

(3)仅通过桥面铺装层实现连接。

先凿除旧桥面的铺装混凝土，适当增加桥面铺装含筋率、采用钢纤维混凝土(厚度不小于12cm)的方法实现连接，新旧梁板间留1cm的间隙，在旧桥面和新桥面现浇铺装层，这种方法在二级以下公路加宽改造中运用较广泛。

五、整体环境改变对旧桥的影响
跨河桥墩是阻水构筑物，在冲积河流上，它会产生局部河床冲刷问题。

桥墩局部冲刷深度计算的可靠性，将直接影响桥梁基础埋深是否安全与合理。

一般地，产生桥墩局部冲刷的主要因素概括为三个：水流、河床特性和桥墩。

水流通过桥梁时，单宽流量增加，桥梁处的水流挟沙力增加。

因泥沙在桥上游落淤，破坏了原有的熟沙平衡。

来沙量小于水流挟沙力，不足的泥沙将逐渐自河床得到补充，使河床冲刷。

桥下的沙滩均在变化，有的淤高、延长；有的冲刷降低。

由此说明桥梁对水流的影响，表现为多样性、复杂性。

上游两岸的冲刷崩塌，使挟带泥沙的水流受桥梁及沙滩的阻力，产生壅水，流沙基本淤在桥上、下游沙滩上。

浅滩越积越大，阻水也越来越严重，影响通航及洪水下泄。

整体环境的改变还会影响桥梁结
构的稳定性。

六、结束语
由于旧桥整体加宽的特殊性，以及旧桥所处地区的工程地质、水文地质等建设条件的影响，旧桥整体加宽必须结合原公路桥梁的设计标准、日常使用状况，认真研究各种影响因素，并借鉴国内外旧桥加宽的成功经验，做好加宽方案的比选。

其中，应考虑下列因素：
（一）主动、积极地收集国内外公路改造的成功经验，在旧桥整体加宽的过程中给予消化和升华。

（二）结合旧桥整体加宽项目的建设条件，合理选择技术方案，确保设计方案的可实施性。

尽量避免对管线、房屋、厂房、工业园区的干扰，为工程的顺利开展创造有利条件，保证工程能按时、保质地通车。

（三）遵循“以人为本，安全适应、协调发展”的设计原则，安全问题要始终贯穿在旧桥整体加宽方案中，采取有效措施，保证桥梁的施工安全、车辆的运行安全、附属设施的使用安全和居民的生产、生活安全。

设计方案要重点考虑与周边自然环境的协调统一，考虑交通量的发展、沿线经济的发展需要，使设计方案能在保证服务水平的基础上，满足可持续发展的要求。

（四）旧桥整体加宽要合理采用新技术、新材料、新工艺，加强科学研究，积极采用新结构，在充分利用现有工程，节约工程造价的基础上，达到节约用地，满足功能的目的。

泾洋河大桥旧桥改造加固方案
李发均
泾洋河大桥位于陕西省西乡县古城镇，跨越泾洋河，为国道316线连接甘肃兰州-福建福州国道主干线，是连接西部地区与东部沿海的一条重要交通枢纽，也是陕西省最南的一条主要交通要道，交通流量大，对甘肃、陕西、湖北、江西、福建五省的经济发展和人民生活起着极其重要的作用。

该桥于1964年10月动工兴建，1966年10月建成通车，至今已使用37年。

随着改革开放的深入，中国加入世贸组织和国民经济的不断发展，交通量逐年增加，且车辆吨位越来越大，交通流量日益增多，桥面宽度不能满足行车要求，旧桥桥面铺装及伸缩缝多处出现破碎及其它损坏现象。

2002年10月经陕西省公路局同意对泾洋河大桥旧桥进行改造加固和拓宽施工。

工程概况：
316国道泾洋河大桥为旧有桥梁改造加固、加宽工程全长270.4m，旧桥为12×22.2m简支T梁，0#台为扩大基础重力式桥台，12#台为挖孔灌注桩轻型桥台，柱式墩，挖孔灌注桩基础，桥面净宽7 m+2×1m人行道，对旧桥桥面两侧护栏拆除重新施工，旧桥梁宽8m，并在桥面及护栏处设置伸缩缝。

新加宽部分上部构造为12×22.2m预应力空心板，采用3孔一联桥面连续，下部结构为柱式墩台，钻孔灌注桩基础，新桥净宽9m，新建后桥面净宽7.5m（旧）+8.5m（新）+2×0.5m防撞护栏。

设计荷载:汽-20级，挂-100级；设计洪水频率：1/100，地震烈度7度。

旧桥改造加固的原因：
1、桥面铺装
泾洋河大桥桥面铺装层裂纹及破碎现象甚为严重，在墩顶伸缩缝处裂纹尤其发达，以致破碎脱落，
沥青砼铺装层老化，在重车及冲击荷载作用下易产生这种破裂现象，伸缩缝隙全部破坏，缝壁破碎，以致使部份T梁端部被破坏。

特别是两桥台后无搭板，砼路面与桥面接缝处出现跳车严重现象。

2、伸缩缝
泾洋河大桥伸缩缝原是采用填充式沥青麻絮这种类型，现已完全破坏无存，其主要原因是该种复合材料复季发软，梁的热胀伸长会使伸缩缝内材料部分隆出缝处，桥上高速行驶的车辆易将其带走，并将桥面上砂石等硬物带至缝处，使其嵌入缝内，因而也改变了原伸缩缝材料及性能，冬天到来时，因梁收缩又易引起伸缩缝材料与侧壁混凝土脱裂而漏水，并进一步使缝内的镀锌铁皮因水而锈蚀，当汽车行经伸缩缝上方时嵌入缝内，但仍突出缝外的小石子等硬物会使车辆对缝的材料有过大的局部压力使伸缩缝全面破坏，而车辆的冲击会使缝两侧砼被啃边。

旧桥改造加固的目的：
旧桥改造加固法是在桥面经过一定处理后（一般先凿除原桥的沥青砼和普通砼）重新浇筑一层钢筋砼补强层，使其与原桥跨结构形成组合结构，利用梁体截面的加高，达到增加主梁有效荷载能力的目的，从而提高桥梁的承载能力。

桥面板及加固补强层的作用：
公路桥梁的桥面行车道板与铺装层都直接承受车辆荷载的作用，应力集中显著，加上行车道板计算跨径较小，所受的应力变化和冲击影响也较大。

由于桥梁承载力不可避免地取决于横向分布荷载的能力，而桥面沿宽度分布荷载的能力取决于纵、横向的相对抗弯刚度和抗扭强度，泾洋河大桥旧桥的桥面板设计为独立承受部分车辆荷载的构件，且采用小的横隔梁，使之存大固有的强度缺陷。

由于横向刚度差，当桥梁超荷载时，桥面板由于挠曲开裂而首先损坏。

另外，对桥梁的承载力来说，荷载的位置也是重要的，最佳的分布通常发生在荷载对称于纵向中心线，然而，由于横向体系不是无限刚性的，直接位于车辆下的纵向杆件较边杆件承受较大比例的荷载。

桥面板是桥梁的主要构件中承受荷载和应力最大的构件之一，因而也是最早和最易出现破坏的结构。

泾洋河大桥旧桥的桥面板常见的病害有：磨耗、裂缝、露筋、剥离，严重时出现碎裂、脱落，洞穴和沉陷等。

在凿除了原旧桥面铺装层后，重新加铺一层钢筋砼补强层，既能修补已出现的裂缝，碎裂等病害，又能增强梁板的抗弯能力，改善铰接梁板的荷载横向分布，从而提高桥梁的承载能力。

加固设计：
桥面补强层加固常用方法有：加铺①、钢筋网与砼，②、钢筋网与膨胀砼，③、钢筋网与钢钎维砼等，泾洋河大桥旧桥面加固采用先拆除桥面后加铺钢筋网与砼的方法。

加固设计时还应考虑下列因素可能产生梁底应力的增大，①、补强层作为新增力的恒载，②、新老砼引起的收缩差。