高速公路擴(kuò)建工程空心板橋拼接方案研究

李 漪 梁 群

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司三分院，安徽 合肥 230000)

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高速公路擴(kuò)建工程空心板橋拼接方案研究

李 漪 梁 群

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司三分院，安徽 合肥 230000)

以G3京臺(tái)高速方興大道至馬堰段改擴(kuò)建工程為背景，研究了空心板橋拼接對(duì)原有老橋梁板受力狀態(tài)的影響，提出了上部構(gòu)造連接、下部構(gòu)造不連接的拼接方案，并介紹了拼接連接施工組織方案與設(shè)計(jì)方法，提高了改擴(kuò)建工程的安全可靠性。

高速公路，空心板，拼接方案，鉸接板，施工組織

1 工程概況

G3京臺(tái)高速公路方興大道至馬堰段改擴(kuò)建工程的總體方案是原路兩側(cè)拼接為主、局部路段分離新建，擴(kuò)建標(biāo)準(zhǔn)為雙向八車道、路基寬42 m、設(shè)計(jì)速度120 km/h，路橋同寬。該項(xiàng)目主線既有橋梁為8 m,10 m,13 m,16 m及20 m標(biāo)準(zhǔn)跨徑的空心板簡(jiǎn)支梁橋，中板寬1.17 m，邊板寬1.44 m，接縫寬1 cm，共計(jì)11片板。

本文以16 m簡(jiǎn)支空心板橋拼接為例，分析并介紹在設(shè)計(jì)過(guò)程中解決橋梁拼接問(wèn)題的設(shè)計(jì)構(gòu)思。

2 拼接連接方式選擇

2.1 上、下部構(gòu)造均不連接

上、下部構(gòu)造均不連接即新老結(jié)構(gòu)之間留工作縫，可使加寬橋與原橋各自受力明確、互不影響，橋面瀝青混凝土鋪裝層連續(xù)攤鋪，減小連接的施工難度，簡(jiǎn)化了施工程序，消除了連接的技術(shù)問(wèn)題。但該連接方案在汽車活載作用下新老橋主梁產(chǎn)生不均衡撓度，且加寬橋大于原橋的后期沉降，會(huì)造成連接部位瀝青鋪裝層破壞形成縱向裂縫和橫橋向錯(cuò)臺(tái)，影響行車舒適性和橋面外觀，增加后期養(yǎng)護(hù)維修難度，因此采用此種連接方式是不合適的。

廣佛高速公路早年擴(kuò)建時(shí)多數(shù)橋梁采用了上述不連接方案，運(yùn)營(yíng)結(jié)果表明橋面鋪裝層極易損壞，縱向裂縫隨著瀝青鋪裝層啃邊現(xiàn)象的發(fā)展而日益擴(kuò)大，嚴(yán)重影響行車安全和路容美觀。從2002年開(kāi)始，廣佛高速公路開(kāi)始實(shí)施橋面連續(xù)工程來(lái)解決這一問(wèn)題。

2.2 上、下部構(gòu)造均連接

上、下部構(gòu)造均連接即將加寬橋梁的上部構(gòu)造與原橋?qū)?yīng)部位橫向通過(guò)植筋、澆筑濕接縫方式連接。該連接方案優(yōu)點(diǎn)是將加寬橋、原橋之間聯(lián)系成為整體。主要缺點(diǎn)是加寬橋基礎(chǔ)沉降大于老橋基礎(chǔ)沉降；上部構(gòu)造連接處也可能產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致使用功能下降，維修困難。此外，下部構(gòu)造采用植筋連接技術(shù)，工程成本高，施工工期長(zhǎng)，不適合軟土地基區(qū)段。根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際地質(zhì)情況，不推薦該種連接方式。

2.3 上部構(gòu)造相互連接、下部構(gòu)造不連接

上部構(gòu)造連接、下部構(gòu)造不連接即新老橋下部結(jié)構(gòu)各自受力，互不影響，上部結(jié)構(gòu)通過(guò)植筋、澆筑濕接縫方式進(jìn)行連接。既可以滿足拼接后橋梁結(jié)構(gòu)性能要求，又能滿足橋面鋪裝整體化，雖新老橋上部結(jié)構(gòu)拼接部位的受力仍受到新老橋梁基礎(chǔ)不均勻沉降差的影響，但可采取技術(shù)手段減少拼接橋的基礎(chǔ)沉降。

綜上所述，結(jié)合廣佛高速、沈大高速、杭甬高速公路及合寧高速等擴(kuò)建工程實(shí)例，推薦上部構(gòu)造連接、下部構(gòu)造不連接的拼接連接方案。

3 拼接構(gòu)造影響分析

空心板簡(jiǎn)支板橋?yàn)殪o定結(jié)構(gòu)，橫向通過(guò)鉸縫后澆連接，單板荷載橫向分布系數(shù)是單板內(nèi)力計(jì)算的重要參數(shù)。由于橋梁拼接，橋面寬度及拼接梁板剛度對(duì)老橋梁板的荷載橫向分布系數(shù)的影響有利與否是決定老橋梁板能否利用的關(guān)鍵。

3.1 拼接橋面寬度的影響

為排除其他構(gòu)造影響，加寬橋梁梁板采用與老橋構(gòu)造相同的梁板，按加寬寬度調(diào)整拼接橋邊板懸臂長(zhǎng)度。根據(jù)上述三種加寬方案按鉸接板法計(jì)算出老橋單幅11片梁板的汽車荷載橫向分布系數(shù)見(jiàn)圖1。

由上述結(jié)果可知，隨著加寬橋面寬度由0 m增加到7 m，與加寬橋梁連接的外邊板荷載橫向分布系數(shù)降低顯著，隨著橋面加寬值的繼續(xù)增加，外邊板的橫向分布系數(shù)降低趨于緩和；老橋內(nèi)邊板受外側(cè)橋面加寬影響很小。

由于外側(cè)橋面加寬對(duì)老橋內(nèi)側(cè)邊板受力狀態(tài)影響較小，故提出對(duì)老橋左右幅內(nèi)側(cè)邊板進(jìn)行連接的構(gòu)思。

可見(jiàn)，左右幅連接后，老橋單幅內(nèi)側(cè)梁板的荷載橫向分布系數(shù)明顯降低，能改善老橋梁板受力。由于左右幅連接施工需封閉橋面交通，在高速公路等干線公路中無(wú)法實(shí)現(xiàn)，在其他可封閉交通建立臨時(shí)便道通行的橋梁上具有一定的可行性。

3.2 拼接梁板剛度的影響

當(dāng)橋梁拼接寬度和梁板片數(shù)確定時(shí)，任意梁板的荷載橫向分布系數(shù)按鉸接板法計(jì)算時(shí)與梁板的材料特性剪切模量G、彎曲模量E及截面特性抗彎慣性矩I、抗扭慣性矩T等有關(guān)。一般混凝土材料的G/E是固定的，故梁板特性參數(shù)可歸總為抗彎剛度或抗扭剛度。

基于橋梁外側(cè)加寬7 m的結(jié)果，改變拼接梁板的剛度參數(shù)來(lái)研究對(duì)老橋梁板荷載橫向分布系數(shù)的影響。提出以下五種方案：1)拼接梁板剛度比老橋梁板降低20%；2)拼接梁板剛度比老橋梁板降低10%；3)拼接梁板剛度與老橋梁板相同；4)拼接梁板剛度比老橋梁板提高10%；5)拼接梁板剛度比老橋梁板提高20%。

由上述結(jié)果可知，隨著加寬橋梁梁板剛度的增加，老橋外側(cè)梁板荷載橫向分布系數(shù)逐漸減小，能改善老橋梁板受力；新老橋梁板剛度變化過(guò)大會(huì)造成拼接處兩側(cè)梁板橫向分布系數(shù)差異較大甚至發(fā)生突變。

4 拼接連接設(shè)計(jì)

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)論，考慮項(xiàng)目擴(kuò)建需求和橋梁拼接施工的保通性，推薦采用外側(cè)拼接7 m的總體方案；拼接梁板采用梁高稍高、剛度稍大與原橋跨徑相同的空心板。

由于采用“上連、下不連”的拼接模式，上部結(jié)構(gòu)梁板連接處應(yīng)加強(qiáng)連接設(shè)計(jì)。首先拆除原橋外側(cè)護(hù)欄、切除空心板翼緣，再對(duì)外側(cè)邊板進(jìn)行植筋處理，同時(shí)鑿除板頂面一定范圍內(nèi)原橋面現(xiàn)澆層露橋面鋼筋；拼接內(nèi)邊板側(cè)面預(yù)留鋼筋與植筋鋼筋連接，連接處形成“T”型槽口作為后澆段采用UEA補(bǔ)償收縮混凝土澆筑。連接處細(xì)部構(gòu)造見(jiàn)圖2。

5 拼接施工組織

橋梁拼接施工組織流程如下：1)單幅新建橋?qū)?.25 m(保證兩車道通行)的上下部結(jié)構(gòu)，暫與老橋不連接；2)轉(zhuǎn)換另半幅交通至新建9.25 m橋梁；3)中斷橋梁半幅交通，進(jìn)行拼接橋梁上下部及連接部施工，形成整體橋面；4)轉(zhuǎn)移四車道交通至半幅整體橋面上，另半幅橋面進(jìn)行連接部施工；5)恢復(fù)交通，雙向八車道通行。

6 結(jié)語(yǔ)

高速公路改擴(kuò)建是今后我國(guó)公路建設(shè)的重要任務(wù)之一。橋梁擴(kuò)建作為一個(gè)重難點(diǎn)，應(yīng)通過(guò)全面的檢測(cè)，了解結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)，在保障安全的前提下，通過(guò)合理的技術(shù)手段和可行的施工方案，盡可能對(duì)既有結(jié)構(gòu)加以利用，始終貫徹“安全可靠，和諧環(huán)保”的建設(shè)理念。

[1] G3京臺(tái)高速公路方興大道至馬堰段改擴(kuò)建工程工程可行性研究報(bào)告[R].合肥：安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，2015.

[2] JTG/T L11—2014，高速公路改擴(kuò)建設(shè)計(jì)細(xì)則[S].

[3] 鞠金熒.滬寧高速公路(江蘇段)擴(kuò)建工程橋梁拼接設(shè)計(jì)構(gòu)思[J].中外公路，2006,26(6)：65-67.

[4] 賀再興，吳亞娟，楊學(xué)成，等.橋梁加寬中新增梁對(duì)舊橋的影響[J].山東交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2008,16(4)：52-53.

Study on hollow-slab bridge splicing scheme of highway expansion engineering

Li Yi Liang Qun

(The3rdBranchInstitute,AnhuiTrafficPlanning&DesignAcademyHeadquarterCo.,Ltd,Hefei230000,China)

Taking Fangxing-Mayan section expansion project of G3 Jing-Tai highway as an example, the paper studies the impact of hollow-slab bridge splicing upon original bridge beam slab stress, and puts forward the splicing scheme with upper structure connection and without bottom structure connection, and introduces splicing construction organization scheme and design methods, so as to improve the expansion project safety and reliability.

highway, hollow slab, splicing scheme, hinged plate, construction organization

1009-6825(2017)13-0168-02

2017-02-26

李 漪(1980- ),男,高級(jí)工程師

U418.8

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