橋梁改擴(kuò)建中空心板橋拼接梁板選型研究

周東輝

（廣東省路橋建設(shè)發(fā)展有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

隨著社會的發(fā)展，部分早期建造的高速公路已不能滿足現(xiàn)狀交通量的需求，部分地區(qū)亟需進(jìn)行改擴(kuò)建[1]。根據(jù)地理條件情況，既有橋梁改擴(kuò)建形式主要分為兩側(cè)加寬、單側(cè)加寬、分離新建等幾中形式。拼寬橋梁的梁板選型對施工過程及后續(xù)養(yǎng)護(hù)的難易程度起到?jīng)Q定性的作用。

某項目現(xiàn)狀為雙向四車道高速公路，設(shè)計速度為80km/h，路基寬度為23m。改擴(kuò)建后為雙向8 車道，設(shè)計速度為100km/h，路基寬度為42m?；谄磳挊蛄毫喊暹x型的重要性，本文將重點對其改擴(kuò)建中空心板橋拼接梁板的選型進(jìn)行研究。

1 橋梁改擴(kuò)建方案

根據(jù)該項目的實際情況，擬定了3 種擴(kuò)建方案。根據(jù)既有橋梁不同位置，3種方案均有應(yīng)用。

（1）兩側(cè)加寬：分兩側(cè)拼寬和兩側(cè)分離增建。

（2）單側(cè)加寬：單側(cè)分離增建4 車道橋梁，既有橋梁直接利用，改為單向4車道通行。

（3）分離新建：特殊工點（如高邊坡、不良地質(zhì)避讓等）、大跨徑橋梁采用分離新建。

2 拼寬寬度分析

在選擇該橋梁改擴(kuò)建形式之前，首先對既有高速公路橋梁保通寬度進(jìn)行分析，并初擬橫斷面布置如下：

（1）利用分離新建方式，半幅橋梁保通4車道，新建半幅橋梁總寬為20.5m，保通斷面劃分如圖1所示。該項目半幅新建或拼寬后橋梁可滿足保通要求。

圖1 20.5m保通橫斷面（單位：cm）

（2）利用拼寬橋梁和既有橋梁半幅，實現(xiàn)雙向4 車道保通，單向2 車道最小保通寬度布置（如圖2 所示）。車道寬度按照《高速公路改擴(kuò)建交通組織設(shè)計規(guī)范》（JTG/T 3392-2022）要求選取3.5m，側(cè)向余寬保證0.75m，并建議限速60km/h行駛。

圖2 9.5m保通橫斷面圖（單位：cm）

（3）雙側(cè)拼寬斷面。該項目既有橋梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面總寬為23m，直接拼寬到雙向8 車道分別需加寬9.5m，橫斷面布置如圖3所示。

圖3 臨時拼接橫斷面（單位：cm）

3 梁板選型

3.1 既有橋梁空心板結(jié)構(gòu)參數(shù)

既有橋梁空心板主要跨徑10m、13m、16m、20m 對應(yīng)梁高分別為0.65m、0.75m、0.85m、0.95m，預(yù)制板寬1.24m。主要截面尺寸及特性如圖4、表1所示。

表1 既有橋梁空心板特性

圖4 舊橋空心板斷面

3.2 空心板擴(kuò)建梁型選擇

根據(jù)近幾年擴(kuò)建項目中的空心板使用情況，空心板內(nèi)腔梁端尺寸較小，內(nèi)模出模困難，采用氣囊、泡沫等內(nèi)模，施工質(zhì)量存在一定的不可控性。本次以擴(kuò)建后為21m單向4車道、拼接寬度為9.5m斷面為例，空心板橋擴(kuò)建（換板、拼寬）主要考慮采用預(yù)應(yīng)力混凝土后張空心板和預(yù)應(yīng)力混凝土雙T梁（密肋T梁）方案進(jìn)行比選。

3.2.1 擴(kuò)建橋采用空心板方案

（1）采用空心板結(jié)構(gòu)對原橋進(jìn)行換板或拼接，空心板主要參考廣東省標(biāo)準(zhǔn)的后張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板及相關(guān)項目資料，板寬1.25m。主要截面尺寸如圖5 所示，不同跨徑空心板特性見表2。

表2 不同跨徑空心板特性

圖5 拼寬橋空心板斷面

（2）根據(jù)該項目橫斷面情況，橋?qū)捈翱招陌逍推唇訑嗝嫒鐖D6所示。

圖6 既有空心板橋空心板拼寬斷面（單位：cm）

（3）各橋?qū)挵嫘推磳挸叽缫姳?。

表3 空心板拼寬參數(shù)

3.2.2 擴(kuò)建橋采用雙T梁方案

（1）雙T 梁方案設(shè)計時，需重點考慮以下方面：①梁板結(jié)構(gòu)剛度與既有橋梁接近；②考慮梁板更換及下穿道路凈空，梁高不宜過高；③考慮施工質(zhì)量，濕接縫寬度建議按40～60cm 左右控制；④由于雙T 梁肋板間距布置與既有橋梁寬度、拼寬橋梁寬度相關(guān)，經(jīng)過試算研究，結(jié)合深汕西等項目使用及施工情況，原則上雙T肋板間距初擬為1.5m。

（2）既有橋梁拼寬雙T梁斷面結(jié)構(gòu)及參數(shù)如圖7。

圖7 既有空心橋板雙T梁拼寬斷面（單位：cm）

（3）雙T梁結(jié)構(gòu)及尺寸如圖8所示。根據(jù)斷面布置及跨徑統(tǒng)計，各橋?qū)捒鐝诫pT梁截面特性見表4。

表4 不同跨徑肋間距1.5m雙T梁截面特性

圖8 雙T梁斷面

（4）為了了解不同拼寬結(jié)構(gòu)對老橋的影響，分別針對原有結(jié)構(gòu)、空心板拼接以及1.5m間距雙T梁拼接共4種布置，根據(jù)杠桿原理計算各情況下跨中汽車荷載分布系數(shù)，以原有結(jié)構(gòu)為16m 空心板為例，對比分析不同拼接結(jié)構(gòu)形式對原有結(jié)構(gòu)汽車橫向分布的影響，見表5。由表5分析可以總結(jié)以下幾點：

表5 16m跨徑不同拼接結(jié)構(gòu)跨中荷載分布系數(shù)

①對既有橋梁進(jìn)行拼寬會降低原有結(jié)構(gòu)汽車荷載橫向分布系數(shù)，拼寬結(jié)構(gòu)剛度不同，荷載分布系數(shù)降低幅度有差異；

②對既有橋梁進(jìn)行拼接，各個梁板受力變化幅度不同，中梁變化較小，邊梁荷載降低較大；

③采用空心板拼接對原有結(jié)構(gòu)受力影響最大，荷載降幅最大，邊梁荷載分布系數(shù)最大降幅可達(dá)36.4%，估算可降低約10%內(nèi)力，相應(yīng)提高約10%安全富余；

④采用雙T 梁進(jìn)行拼接對原有結(jié)構(gòu)仍是有利的，只是荷載分布降幅小于空心板結(jié)構(gòu)，可提高既有橋梁約5%的安全富余。

（5）梁型結(jié)構(gòu)比選。結(jié)合施工質(zhì)量控制、新老橋拼接的受力協(xié)調(diào)性、后續(xù)管養(yǎng)等因素，對老橋空心板橋拼寬結(jié)構(gòu)采用常規(guī)空心板（后張法）和密肋T 梁進(jìn)行綜合比選，比選結(jié)果見表6所示。

表6 拼寬橋傳統(tǒng)空心板與密肋T梁綜合比選

4 結(jié)束語

本文以整體式路基23m 雙向4 車道擴(kuò)建為42m 雙向8 車道為例，分析了橋梁改擴(kuò)建中空心板橋拼接梁板的選型，結(jié)論如下：綜合考慮施工質(zhì)量控制及方便后續(xù)養(yǎng)護(hù)、梁板受力等因素后，本項目采用密肋T 梁與空心板拼接。