曹鳳華

[摘要] .本文主要簡單介紹橋梁橋梁擴建橫向連接及拼接方案，首先提出橋梁拓寬的要求，然后論述加寬橋與原橋之間橫向連接的方式及橋梁拼接方案，最后簡單介紹設計的原則。
[關鍵詞] 橋梁拓寬   橋梁擴建   拼接   橋梁拓寬

一、橋梁擴建橫向連接及拼接的要求
連接形式及特征一覽表
連接方式 構造 受力特征 特點
不連接（廣義連接） 利用伸縮縫或填縫連接新老構造 不傳遞內力，新老結構互不影響 受力明確，但容易破壞，維護量大，或造價高
鉸接 利用假縫處鋼筋連接形成鉸，或僅橋面板連接，受力狀態類似于鉸 傳遞剪力，不能傳遞彎矩，新老結構影響較小 受力較明確，可忽略新老構造間的相互作用，橋面連續，適用性好
半剛接 采用深鉸或加厚的橋面板連接 不僅能傳遞剪力，還傳遞部分的彎矩 受力不明確，但較好地解決不均勻沉降引起的開裂，新結構對原有構造能形成一定加固作用，橋面平順
剛接 采用橫梁或全斷面連接 能傳遞剪力和彎矩 不均勻沉降影響較大，受力不明確，可以確保橋面平順。連接的技術難度大

1.1 對于橋下凈空受限的主線上跨橋，通過調整被交道縱坡或適當降低上部結構建筑高度的方案進行擴建，以使橋下凈空滿足規范要求。
1.2被阻斷、破壞的既有設施(水管、過橋管線、人行道)，本次設計應根據地方需要，考慮恢復與改移。
1.3 拼接方案選擇應充分考慮施工對行車的影響，并考慮維持交通施工方案的合理。
1.4 鋪裝厚度應盡可能與老橋保持一致。
1.5 橫隔板屬于強連接構造，能加強橫向聯系，減小橫向分布系數，從而分擔主梁單梁荷載。但其適應變形能力底，容易造成較大應力集中而被破壞。建議新老拼接部位不宜采用橫隔板，而采用邊梁形式。新建結構之間可采用橫隔板。
1.5 濕接縫是新老結構拼接的重要構造，起到連接新老結構橋面板的作用，為了減小新老結構不均勻沉降，濕接縫應在新結構施工完畢后預壓三個月后進行。
1.6濕接縫盡量采用標準構造，以便標準化設計和施工。

圖2 標準濕接縫示意圖

1.7 濕接縫及梁內預埋的橫向連接鋼筋應不小于φ16，縱向鋼筋不小于φ12。

二、橋梁拼接方案

2.1空心板擴建方案
2.1.1改造邊板為中板（鉸縫鉸接）
首先將現澆橋面板橫向從翼緣邊緣往內50cm范圍鑿除，扳起橫向鋼筋，切（鑿）去翼緣，再從預制板頂面往下一定深度，從板外側往內4～5cm范圍內鑿去砼，并鑿毛側面，與之相連一塊新的中板。本方案的優點是拼接后橋的整體受力好，施工期不需移動邊板，對交通干擾小，但改造邊板需要鑿除懸臂和部分梁體，施工難度較大，造價較高，鑿除部分舊空心板邊板時對舊橋產生一定程度的損傷；需特殊設計空心板。
2.1.2利用原邊板（鉸縫鉸接）
拆除原邊板，連同護欄（或廢除護欄）橫移到新加寬橋外側，作為加寬后的邊板，在加寬部分安裝新的中板，澆筑鉸縫，最后澆筑現澆調平層。
2.1.3直接拼加新板（鉸縫鉸接）
不改造舊橋邊板，保留其懸臂，新橋板直接與舊橋邊板連接，利用舊橋邊板鋼筋或植筋,與新橋邊板預埋連接，并與橋面鋪裝共同形成新舊橋連接，達到共同受力，本方案對原橋結構擾動最小。盡可能的避免改造過程中對舊橋邊板的破壞。本方案的優點是施工難度小、周期短，對交通干擾小，對舊橋板破壞小，較好的保持其承載能力，缺點是整體性差，新舊橋之間的連接較弱，容易出現縱向裂縫。
2.1.4直接拼加新板（鉸縫剛接）
本方案與上方案比較相似，但主要區別在于新舊橋邊板的連接方式，方案三主要通過埋設鋼筋或植筋和整體化層部分鋼筋連接新舊橋梁，而本方案采用橫梁與橋面鋪裝共同連接，橫梁寬度50cm，每2m設置一道。施工前將舊橋邊緣120cm范圍橋面鋪裝及整體層鑿開，在橫梁范圍內舊橋邊板植筋，新橋邊板預埋鋼筋，澆筑C40特快硬性混凝土至整體層頂面。本方案的優點是拼接后橋的整體受力好，連接較牢固，可避免縱縫，對行車影響較少，缺點是施工難度較大，造價較高，對新舊橋的結構受力影響較大。
2.2組合工字梁、T梁的擴建方案：
2.2.1原邊梁改造為中梁
將原橋邊梁外側翼緣中寬25cm范圍砼鑿除，暴露原受力鋼筋，并與加寬橋I字梁、T梁翼緣橫向伸出鋼筋對應焊接，然后澆注橋面板砼。原邊梁外側無橫梁伸出，需要植筋增設橫梁。在加寬橋中橫隔梁處橫向增設預應力精扎螺紋粗鋼筋；端橫隔梁橫處，在梁底采取鑿除原有支座上鋼板，加焊鋼板的方法連接，最后澆注砼，使兩梁連接。
2.2.2利用原有邊梁
拆除原橋邊梁，連同其上護欄（或廢除護欄）一起橫移到加寬橋外側，作為加寬橋的外邊梁，原邊梁位更換為中梁，并與加寬橋中梁連成一體。此方法優點是拼接加寬后兩拼接中梁間橫梁與其它中梁連接相同，不須另改、加橫梁。但拆除邊梁對舊橋結構整體性擾動較大，且保證邊梁拆除質量有一定難度。
2.3箱梁橋擴建方案
2.3.1 翼緣植筋連接方案（翼緣剛接）
本方案為工可推薦方案，具體做法為：拆除防撞護欄并鑿除外側翼緣板50cm范圍內的混凝土，露出翼緣板鋼筋，與新建箱梁翼緣伸出鋼筋焊接，翼緣下側植筋并與新建箱梁翼緣伸出鋼筋焊接，而后澆注砼連接。該方案植筋時對舊橋箱梁造成一定影響，在箱梁翼緣板底部植筋施工難度較大，對翼緣造成破壞，影響使用效果，因而在此方案基礎上提出取消懸臂植筋，保留腹板頂部植筋的優化措施。
2.3.2 翼緣鋼筋連接方案（翼緣鉸接）
本方案具體做法為：拆除防撞護欄并鑿除外側翼緣板50cm范圍內的混凝土，露出翼緣板鋼筋，在新舊橋翼緣間綁扎“X”型鋼筋與之焊接，同時加布橫向連接鋼筋，而后澆注混凝土連接。
該方案對舊橋影響較小，施工簡單、方便，施工費用較低，但對鉸縫施工要求高,容易出現因新舊橋位移差過大而導致橋面砼開裂，影響使用效果。
2.3.3 翼緣鋼板連接方案（翼緣剛接）
本方案具體做法：先鑿除舊橋護攔及規定范圍內橋面鋪裝，在舊橋指定位置植入鋼筋和預埋鋼板，并在新橋施工時預埋鋼板，連接時將新舊橋預埋鋼板用鋼板焊接即可。本方案與“翼緣直接拼接方案”相似，不同之處為，新舊橋梁翼緣間的連接完全通過鋼板焊接實現，不再澆筑混凝土。該方案連接強勁，受力比較明確，養護費用較低，但工藝較復雜，對鋼板的焊接工藝要求較高，新橋沉降對舊橋影響較大，用鋼量大，施工費用較高。
三、加寬橋與原橋之間橫向連接的方式
橋梁擴建部分原則上采用與原橋相同的結構形式和跨徑，從而使新舊橋梁剛度基本相同。在荷載作用下，新舊橋梁結合部產生擾度差較小，在橋面不易出現縱向裂縫；同時，新舊橋梁結合部應加強橋面鋪裝層鋼筋網布置，以便橋梁形成較大剛度，使新舊橋梁能夠共同作用。加寬橋與原橋之間橫向連接方式是橋梁加寬成敗與否的主要因素，橋梁擴建的橫向連接有三種方式：
3.1上部構造與下部構造均不連接
此方案為橋梁加寬部分與原橋的上部構造、下部構造不連接，新老結構之間留工作縫，橋面瀝青混凝土鋪裝層連續攤鋪。加寬橋與原橋各自受力明確、互不影響，簡化了施工程序，消除了連接的技術問題，但在汽車活載作用下兩橋主梁產生不均衡擾度，同時由于加寬橋后期沉降大于原橋，將會造成兩橋連接部位瀝青鋪裝層破壞，從而形成縱向裂縫和橫橋向錯臺，影響行車舒適性和橋面外觀，增加后期養護維修工作。廣佛高速公路擴建多數橋梁采取了此種擴建方式，運營結果表明橋面鋪裝層極易破壞，縱向裂縫隨著瀝青鋪裝層啃邊現象的發展日益擴大。
3.2上部構造與下部構造均連接
將加寬橋梁的上部構造與原橋的對應部位橫橋向通過植筋、澆筑濕接縫方式連接起來，原橋下部構造的橋墩、橋臺蓋梁及系梁也通過植筋等技術措施將鋼筋和加寬新橋相應部位鋼筋連接，然后澆注混凝土，使新老橋梁連成整體。
此方案使加寬橋與原橋形成完整的一體，減小各種荷載（包括基礎不均勻沉降、汽車活載、溫度荷載等）作用下新老橋連接處的不均衡變形，減小上、下部結構的附加內力。主要缺點為新老橋的上部混凝土梁變形（如混凝土收縮、徐變等）不一致，加寬橋基礎沉降大于原橋基礎沉降，由此產生的附加內力較大，易造成下部構造的蓋梁、系梁、墩臺連接處產生裂縫；同時上部構造連接處也可能出現裂縫，影響行車、橋面美觀性，增加維護工作量。此外，下部構造采用植筋連接技術，工程成本較高。
3.3上部構造相互連接、下部構造不連接
本方案綜合了上述兩種方案的優缺點，采用加寬橋與原橋上部構造橫向相互連接而下部構造不連接。下部結構不連接，加寬橋與原橋的下部結構內力相互不產生影響；雖然上部結構連接后，由于新老橋材料特性（混凝土的收縮、徐變等）的差異和基礎的不均勻沉降等原因產生的附加內力使得連接部位內力增大，但可以通過增加樁長、預壓新建結構、延遲接縫澆筑時間、增大連接部位配筋等改善構造來解決。確保了行車的舒適性和橋面美觀。該拼接方式已在國內多個擴建工程中采用，使用情況較好，如海南東線高速公路、浦珠路、滬寧高速公路等已通車多年，未出現橋面縱向裂縫。目前“上部構造相互連接、下部構造不連接”的擴建方式得到國內專家、同行的肯定。
四、設計的原則
4.1 橫向組合后的橋梁應滿足整體使用要求。
4.2 組合橋梁的各組合部分應采用同一荷載等級。新建結構連接原有結構的橋梁應對原有結構部分進行驗算，應與新建結構滿足相同的荷載標準。
4.3 橋梁各橫向組合部分宜采用相同的結構形式和跨徑。為最大限度地發揮結構抗力，應盡量加強橫向聯系。
4.4 當橫向各組合部分為不同的結構形式或跨徑時，存在橫向剛度差，為避免應力集中，應采用鉸接或不連接等弱連接形式，弱化橫向聯系，同時加強縱向剛度，以確保結構的受力安全。
4.5 寬拼接橋（拼接部分＞5m）的拼接方式：拼接部分基本為獨立受力模式，原則上采用上部構造弱連接，下部構造不連接方式。窄拼接橋（拼接部分≤3m）的拼接方式：拼接部分難以獨立受力或獨立受力性能不佳，需要與原結構共同受力，原則上采用上部構造強連接、下部構造連接方式。介于二者之間的情況可根據具體情況采用合適的拼接方式。
4.6 拼接橋梁應注意橋路配合，當橋梁位于平曲線上時，左右加寬橋須按相應曲率布置。位于縱坡處，加寬橋應與原橋縱坡擬合一致。
4.7拼接橋的基礎形式考慮到減小對老橋基礎的影響，原則上采用樁基礎；當地基條件較好時，也可采用與原橋相同的基礎形式，但應注意考慮減小結構沉降的措施。
4.8 當拼接橋新老結構均為摩擦樁時，拼寬部分新橋樁長應比原有老橋樁長長。

結束語
隨著我國改革開放和經濟建設的飛速發展，公路和城市道路的現代化建設也在加快進程。大量早期建成投入運營的公路橋梁，服務水平已明顯降低，難以滿足日益增長的交通要求，存在嚴重的問題，如交通擁擠、行車速度減慢、交通組織困難、日常養護工作也難以正常展開，嚴重制約了快速通道的作用發揮，已成為公路運輸線上的“瓶頸”，不利于沿線經濟的長期可持續發展。.
參考文獻
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