公路橋梁拓寬拼接設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

張星宇

（江西高速石化有限責(zé)任公司，江西 南昌 330000）

0 引言

當(dāng)前，我國的公路事業(yè)不斷發(fā)展，公路網(wǎng)絡(luò)建設(shè)基本完成，對整個(gè)社會的發(fā)展起到了積極作用。然而，隨著社會的不斷發(fā)展，公路交通流量日益增大，車輛通行數(shù)量增多，使得道路交通面臨著巨大的壓力，公路橋梁結(jié)構(gòu)損壞比較嚴(yán)重，影響了交通的安全性。公路拓寬是目前解決這一問題最有效的措施，能夠提高道路交通的通行效率。在公路工程拓寬施工中，橋梁拓寬拼接是施工關(guān)鍵部位，也是施工難點(diǎn)。橋梁拓寬拼接結(jié)束后，新舊橋梁性能可能存在較大差異，力學(xué)性能也存在相互影響和干擾，易引發(fā)結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題，甚至導(dǎo)致公路橋梁損壞。因此，加強(qiáng)公路橋梁拓寬拼接設(shè)計(jì)研究，提高設(shè)計(jì)效果，更好地滿足當(dāng)前公路橋梁改擴(kuò)建需要是十分重要的課題。通過理論與實(shí)際相結(jié)合的方法，能夠增強(qiáng)該課題研究的實(shí)效性、可復(fù)制性和可操作性。因此，以某拓寬拼接橋梁典型案例為研究對象，展開相關(guān)研究。

1 工程概況

某拓寬拼接橋梁線路長度為970m，將原有道路雙向4 車道改擴(kuò)建為雙向8 車道，橋梁以及路基結(jié)構(gòu)的寬度從25m 增加到42m，設(shè)計(jì)速度為60km/h。為確保公路橋梁改建后的性能合格，設(shè)計(jì)部門繞著滿足公路橋梁的通行運(yùn)行需要和通行標(biāo)準(zhǔn)要求這兩個(gè)目標(biāo)進(jìn)行全方位的現(xiàn)場調(diào)查，確定了科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案并形成了設(shè)計(jì)文件。施工單位全面落實(shí)了公路拓寬拼接的施工方案，加強(qiáng)了對每個(gè)環(huán)節(jié)的管控，成功完成了施工任務(wù)。經(jīng)過對該橋梁改擴(kuò)建后的運(yùn)行情況進(jìn)行考察和分析，確認(rèn)橋梁整體的安全性合格、穩(wěn)定性良好，各項(xiàng)檢測指標(biāo)符合公路橋梁的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。該橋梁能夠滿足拓寬后的使用需要，工程質(zhì)量優(yōu)良。

2 橋梁拓寬拼接設(shè)計(jì)原則

首先，加強(qiáng)對既有橋梁的勘察。在方案確定前，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該進(jìn)入現(xiàn)場進(jìn)行全面的勘察和分析，做好各項(xiàng)記錄工作。需要分析橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)參數(shù)，達(dá)到穩(wěn)定性和安全性標(biāo)準(zhǔn)，并優(yōu)化各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)，以符合工程施工要求。

其次，明確橋梁結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容，達(dá)到耐久性標(biāo)準(zhǔn)，滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定性、載荷性能等要求，達(dá)到拓寬改建工作標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)人員需要經(jīng)過綜合性評估，了解橋梁目前的各項(xiàng)性能參數(shù)，確定具體的拓寬拼接技術(shù)指標(biāo)。

最后，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該詳細(xì)分析既有橋梁健康狀況，了解其是否存在風(fēng)險(xiǎn)問題，在此基礎(chǔ)上，優(yōu)化橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，確保設(shè)計(jì)達(dá)到科學(xué)性和合理性的要求，保證方案的可行性[1]。

3 橋梁拓寬拼接設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備

在公路橋梁拓寬拼接設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，為了達(dá)到科學(xué)性、合理性的要求，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前期需要對橋梁進(jìn)行全面勘察、綜合分析，掌握相關(guān)數(shù)據(jù)資料、各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，不斷完善設(shè)計(jì)方案。此外，設(shè)計(jì)人員還需要加強(qiáng)各項(xiàng)參數(shù)測量工作，明確具體的橋跨組合、梁板結(jié)構(gòu)尺寸、橋墩尺寸、蓋梁結(jié)構(gòu)尺寸等，掌握當(dāng)前橋梁的使用情況，檢查其是否出現(xiàn)了沉降、裂縫等病害問題，在設(shè)計(jì)中采取針對性的處理措施，以消除各種質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，保證工程質(zhì)量[2-4]。

4 公路橋梁拓寬拼接方案分析

4.1 上下結(jié)構(gòu)均不連接

在公路橋梁拓寬拼接方案中，上下結(jié)構(gòu)均不連接的方式可以避免新舊橋梁結(jié)構(gòu)的受力相互影響，同時(shí)也更加方便施工。通常情況下，在舊橋梁的結(jié)構(gòu)中間預(yù)留一道縱縫，可以簡化現(xiàn)場施工程序，且能保證拓寬連接效果。然而，上下結(jié)構(gòu)均不連接的方式有一定的局限性，可能會導(dǎo)致新舊橋梁無法共同變形和受力，新橋梁結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)嚴(yán)重的沉降問題，使得整體結(jié)構(gòu)沉降超出規(guī)定要求，這會造成鋪裝層結(jié)構(gòu)損壞，容易發(fā)生錯(cuò)位的問題，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)美觀性和完整性不合格。因此，該連接方式不適用于規(guī)模較大的橋梁工程拓寬拼接，主要適用于一些要求不高的橋梁拓寬工程[5]。

4.2 上下結(jié)構(gòu)全部連接

在公路橋梁拓寬拼接中，選擇上下結(jié)構(gòu)全部連接的方式可以提升整體性能，且能使新舊橋梁的變形和受力協(xié)同，各個(gè)主梁內(nèi)力均勻分布，提升拓寬橋梁橫向剛度，避免拼接部位發(fā)生變形問題。從目前的實(shí)際應(yīng)用效果來看，比較常用的連接方式有通過橫隔板連接整體上部結(jié)構(gòu)和T 梁翼緣板兩種，其中后者的應(yīng)用效果更好，連接質(zhì)量也更高。

然而，由于舊橋梁經(jīng)過多年的使用，不會再發(fā)生沉降，而新建設(shè)的橋梁并不穩(wěn)定，因此還會出現(xiàn)沉降的情況，會出現(xiàn)新舊橋梁連接部位不穩(wěn)定的情況。同時(shí)，新橋路面混凝土結(jié)構(gòu)存在收縮徐變反應(yīng)，溫度應(yīng)力較大，也會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)存在較大的附加應(yīng)力，如果情況嚴(yán)重，還會導(dǎo)致裂縫問題，對運(yùn)行安全性產(chǎn)生不利影響。因此，目前該方式的應(yīng)用并不多。

4.3 上部結(jié)構(gòu)連接，下部結(jié)構(gòu)不連接

上部結(jié)構(gòu)連接，下部結(jié)構(gòu)不連接的橋梁拓寬拼接方案有非常明顯的優(yōu)勢，應(yīng)用效果也比較好。該方式能使新橋梁和舊橋梁處于相對獨(dú)立的狀態(tài)，在施工中下部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力影響不大，且上部具備較高的完整性，可使整體結(jié)構(gòu)受力協(xié)同，不會發(fā)生嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)損壞或變形問題。

目前，這種方式在許多橋梁拓寬拼接中得到了應(yīng)用，且應(yīng)用效果非常好，也沒有發(fā)生嚴(yán)重的裂縫問題。從實(shí)際應(yīng)用效果來看，上部連接、下部不連接的處理難度相對較高，所以在方案選擇上，應(yīng)該綜合考慮設(shè)備、成本、新舊橋梁影響因素等，協(xié)調(diào)處理各個(gè)部分的因素，保證內(nèi)力的分布和變形都處于可控范圍內(nèi)，同時(shí)有效控制成本[6-7]。

5 公路橋梁改擴(kuò)建設(shè)計(jì)要點(diǎn)

5.1 橋梁單雙側(cè)便道改擴(kuò)建設(shè)計(jì)

在公路橋梁改擴(kuò)建項(xiàng)目實(shí)施中，設(shè)計(jì)人員需要進(jìn)行橋梁單雙側(cè)便道設(shè)計(jì)。為了確保設(shè)計(jì)符合要求，設(shè)計(jì)人員必須綜合分析當(dāng)前橋梁的具體情況，并提前對現(xiàn)場進(jìn)行綜合性分析，了解橋梁結(jié)構(gòu)形式和問題，掌握地質(zhì)條件、交通通行量等信息。然后進(jìn)行擴(kuò)建后設(shè)計(jì)參數(shù)的分析，詳細(xì)計(jì)算橋梁路基寬度設(shè)計(jì)參數(shù)，使單側(cè)、雙側(cè)便道設(shè)計(jì)符合要求，并確保寬度設(shè)計(jì)參數(shù)得到落實(shí)。

在該橋梁改擴(kuò)建工程中，設(shè)計(jì)速度為60km/h，路基寬度增加到42m，既有橋梁路基為25m。在單側(cè)、雙側(cè)便道設(shè)計(jì)中，工作人員需要了解兩者之間的差值，然后分別進(jìn)行計(jì)算分析，以確保加寬的效果合格。如果使用單側(cè)加寬的方式，要對現(xiàn)場的空間、周圍分布等進(jìn)行分析，單側(cè)需要增加17m 的寬度；如果采用雙側(cè)加寬的方式，每側(cè)增加8.5m 即可滿足要求。在單側(cè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要加強(qiáng)對便道、橋梁邊線距離的控制，以確保改建效果合格。在雙側(cè)橋梁便道設(shè)計(jì)中，需要以原有車道為基礎(chǔ)，改擴(kuò)建為雙側(cè)8 車道的結(jié)構(gòu)，以達(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)性、合理性要求，確保車輛可以順利通行。

5.2 橋梁拓寬改建設(shè)計(jì)

5.2.1 橋梁拓寬基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

在橋梁拓寬拼接設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員需要全面了解工程所在區(qū)域的水文條件、排洪結(jié)構(gòu)、灌溉設(shè)施、航道等，以便于合理規(guī)劃橋梁結(jié)構(gòu)，提高橋梁改建后的運(yùn)行效果。在設(shè)計(jì)過程中，需要重點(diǎn)進(jìn)行橋梁拼接區(qū)域結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以防止因設(shè)計(jì)存在缺陷而影響總體使用效果。

在新舊橋梁縱向接縫設(shè)計(jì)中，需要明確設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)人員要對現(xiàn)場的車輛荷載、橋梁的承載性能等進(jìn)行全面考慮，以確保將拼接兩側(cè)的高差控制在合理范圍內(nèi)。此外，在拓寬拼接過程中需要注意，新建橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)荷載應(yīng)該大于既有橋梁結(jié)構(gòu)的荷載，以滿足橋梁工程的使用要求。

為了使整個(gè)橋梁拓寬拼接后的穩(wěn)定性和安全性符合標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)人員需要綜合考慮現(xiàn)場的具體情況，合理設(shè)計(jì)下部拓寬結(jié)構(gòu)。通常情況下，如果采用雙向6 車道的形式，下部可采用獨(dú)立柱式墩結(jié)構(gòu)；而雙向8車道結(jié)構(gòu)，則要采用雙柱式墩結(jié)構(gòu)。在雙柱式墩設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要綜合分析橋梁墩柱的彎曲變形、非線性剪切變形等因素，以合理確定設(shè)計(jì)參數(shù)，確保符合工程要求[8-10]。

5.2.2 橋梁拓寬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在公路橋梁拓寬拼接施工中，需要從具體情況出發(fā)，根據(jù)不同的橋梁結(jié)構(gòu)，選擇適宜的拓寬拼接設(shè)計(jì)方式，提高設(shè)計(jì)水平。當(dāng)前，在橋梁工程施工中，常用的橋梁結(jié)構(gòu)形式有箱梁、T 形梁等。拓寬改建空心板橋梁時(shí)，需嚴(yán)格控制新舊橋梁的拼接施工。設(shè)計(jì)人員應(yīng)從空心板橋梁的特點(diǎn)出發(fā)，了解拼接作業(yè)的難點(diǎn)，并加強(qiáng)對鉸接縫、剛性連接縫等部位的控制，以確保連接效果達(dá)到要求。

在空心板橋梁連接過程中采用鉸接縫形式，需要應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的具體情況，采取合適的設(shè)計(jì)方案，將原有橋梁的懸臂板清理掉，并使用新結(jié)構(gòu)取代原有結(jié)構(gòu)，以提高各個(gè)結(jié)構(gòu)的性能指標(biāo)，進(jìn)而提升結(jié)構(gòu)的整體連接效果。

對于剛性連接縫，設(shè)計(jì)人員需要考慮現(xiàn)場的實(shí)際情況，采取合適的設(shè)計(jì)方案，提高各個(gè)結(jié)構(gòu)的性能指標(biāo)，滿足連接標(biāo)準(zhǔn)和要求，從而達(dá)到整體性要求。設(shè)計(jì)人員需要提前對橋梁進(jìn)行全面的調(diào)查了解，拓寬部位的設(shè)計(jì)寬度為25～70cm，厚度為15cm 的縱向濕接頭符合使用標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)行剛性連接縫施工時(shí)，需要對有橋梁結(jié)構(gòu)中的懸臂邊板進(jìn)行鑿除處理，預(yù)留可以安裝的螺栓橋梁結(jié)構(gòu)，并布置橫向鋼筋、鋼板的結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定連接，組合形成整體。

6 公路橋梁拓寬拼接施工設(shè)計(jì)方案

6.1 優(yōu)化預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)

在預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要做好橋梁預(yù)應(yīng)力調(diào)整工作，確保鋼筋分布方式合理，以免影響橋梁結(jié)構(gòu)的整體性能。隨著我國工程技術(shù)的高速發(fā)展，設(shè)計(jì)水平日益提升，在公路橋梁拓寬拼接施工中可采用懸臂澆筑箱梁和預(yù)制簡支空心板梁等施工技術(shù)。施工過程中加強(qiáng)現(xiàn)場管理和控制，優(yōu)化預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，可確保各個(gè)結(jié)構(gòu)的性能合格，達(dá)到使用要求，有助于創(chuàng)造良好的交通通行環(huán)境，促進(jìn)通行質(zhì)量和效率的提高。

6.2 選擇合適的混凝土施工材料

在公路橋梁拓寬拼接設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合主梁和拼接部位的要求，選擇合適的混凝土施工材料，使結(jié)構(gòu)性能和質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求，避免主梁徐變引起的結(jié)構(gòu)損壞問題[11]。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以使用有限元模型展開設(shè)計(jì)，通過對比多種設(shè)計(jì)方案，選出符合工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求的方案。

6.3 優(yōu)化樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

目前，在公路橋梁拓寬拼接項(xiàng)目樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，需要合理計(jì)算樁基礎(chǔ)的承載力參數(shù)，確保樁體長度和直徑符合要求，滿足現(xiàn)場施工需要。為有效控制沉降參數(shù)，需要合理控制樁長。如果邊界條件允許，對于群樁，應(yīng)合理增加樁間距離。還可利用擴(kuò)底樁、變截面樁等形式的樁體，以提高結(jié)構(gòu)性能，降低沉降發(fā)生率[12]。

6.4 合理確定拼接時(shí)機(jī)

在公路橋梁拓寬拼接過程中，合理確定拼接時(shí)機(jī)極為重要。加強(qiáng)對拼接時(shí)間的控制，可以減小結(jié)構(gòu)沉降問題，降低徐變的影響。但是在預(yù)應(yīng)力橋梁性能不合格的情況下，不能盲目拼接，應(yīng)綜合分析現(xiàn)場實(shí)際情況，加強(qiáng)施工管制，避免結(jié)構(gòu)性能不合格。結(jié)合我國橋梁拼接施工案例分析，許多新舊橋梁拼接時(shí)機(jī)在新公路橋梁施工后的90～180 天，這樣能更好地滿足新舊橋梁連接要求。

7 結(jié)語

文章以公路橋梁拓寬拼接項(xiàng)目為例，分析公路橋梁拓寬拼接設(shè)計(jì)要點(diǎn)，包括橋梁拓寬拼接設(shè)計(jì)原則，橋梁拓寬拼接設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備，橋梁拓寬拼接方案比較，橋梁拓寬拼接設(shè)計(jì)要點(diǎn)等，以期幫助相關(guān)領(lǐng)域的工作人員厘清設(shè)計(jì)思路，明確工作重點(diǎn)，更好地開展該方面設(shè)計(jì)工作。