高速公路拼宽桥梁的设计及实践

高速公路拼宽桥梁的设计及实践

刘真源

湖南省湘钧建设有限公司

摘要：近年来我国经济快速发展，交通行业取得巨大跨越。很多公路桥梁运营中需要不断进行养护维修，需维修桥梁中高等级公路桥梁约占35%。由于国民对交通出行需求快速增长，现有公路难以满足发展要求。桥梁涵洞等公路构造物设计施工是重要的环节，如何保证桥梁拼接后安全是改扩建工程的难点。目前现行公路改扩建方式分为一侧与双侧拼宽，桥梁拼宽是关键分项工程，对现有桥梁拼宽需对旧桥进行加固。采用恰当的加固措施可以增加原有桥梁使用寿命，满足交通运输量的需求。桥梁易出现各种问题，如旧桥易出现不均匀沉降等。研究桥梁拼宽设计具有重要意义。

关键词：高速公路；拼宽桥梁；设计；

引言

改革开放以来，我国高速公路建设取得了飞速的发展，为国民经济快速发展起到了重要的基础保障性作用。然而随着我国经济社会的快速发展，部分早期建设的高速公路，特别是部分四车道高速公路，呈现出交通量饱和、运输能力十分紧张的状况，道路通行能力和服务水平降低、安全事故逐渐增多，已不能很好地适应经济社会发展和城乡建设的需求，高速公路改扩建已成为我国交通基础设施建设中的一项重要而紧迫的任务。桥梁作为公路工程的重要组成部分，具有单价高、难度大、部分地区占比高的特点，成为高速公路改扩建工程的重难点。

1高速公路拼宽桥梁设计研究现状

90年代初我国经济迅速发展，高速公路成为人们主要的交通选择。桥梁扩宽工程设计中关键是处理新旧梁体的连接，桥梁体截面形式不同，合适的扩宽形式影响桥梁整体质量。随着桥梁扩宽研究深入，设计施工日益成熟。但对关键部位接缝受力问题不充分，国内部分学者对桥梁不均匀沉降影响，不中断交通施工等进行理论实验研究。2014年中国成为全世界高速公路里程第一的国家。高速公路建设为我国社会经济发展起到促进作用，既有道路无法满足交通量增长需求。对未达到设计年限的既有桥梁采用拆除重建方案不符合可持续发展原则。自70年代后旧桥加固技术成为改造重要课题，我国形成成熟的旧桥测评体系，旧桥可以在测评基础上加固利用。高速公路常见桥梁多为预应力砼桥，需保证新旧桥梁有效连接。《公路工程技术标准》提出新建桥涵应满足现行设计标准要求，拼宽桥涵进行测评满足设计荷载标准要求。《高速公路改扩建设计细则》围绕技术标准采用，改扩建方案选择等方面总结实践经验，针对桥梁拼接缝尺寸形式等作出规定。

2高速公路改扩建桥梁构造形式

2.1横向连接方式

高速公路桥梁的横向拼宽主要分为以下三种方式：第一种，上下部结构不连接方式。若拼宽桥梁的上下部结构设计都不与原桥梁的基础架构相连，则表明新建拼宽桥梁与旧桥间不存在结构上的相互影响，进而可以预防因地基沉降不均匀而导致的上部结构变化，同时还可以降低拼接部位的施工难度。第二种，上下部结构连接方式。若桥梁的上下部分相互连接，那么基础沉降将会对桥梁的结构内力产生较大影响，同时会提高桥梁拼宽设计对参数控制的要求。此外，使用该连接方法需要利用植筋技术设计拼宽结构下方的构件结构，工艺设计相对比较复杂且具有较高的难度。第三种，上连下不连方式。该设计方法需要建立在原桥上部结构在不均匀沉降的影响下仍能够保持整体结构完整性的基础上，并因桥梁的下部基础结构未实现连接，所以该方式在施工工艺上与上述方法相比相对简单，且能够运用拼接部分的形变协调较小沉降带来结构影响的问题。

2.2公路桥梁扩宽形式

桥面扩宽是由于公路等级提高提出，公路桥梁改造要求主干线公路桥梁载重能力达到II级标准。干线公路桥梁达到公路II级荷载标准，跨径小的桥梁要求与路基同宽，桥面行车道拼宽应考虑加宽桥梁对加宽路基路面工程技术合理性问题。由于中小型桥梁拼宽工程量小，可根据路线技术标准确定。大中型桥梁主要考虑桥梁技术经济合理性，结构拼宽难度大的桥梁应采用单边加宽，桥梁结构整体性较高。此外需考虑地形限制等多种因素，桥梁拼宽方式结合实际综合比较分析作出合理的技术方案。目前我国公路桥梁扩宽工程采用形式包括上下部结构连接等形式。施工中不需考虑新旧梁体连接问题，新旧部分受力相互独立，缺点是新旧部分形成受力体系，主梁发生过大挠度变形。扩宽方式造成桥梁寿命缩减，后期养护费用高等问题。我国现行广佛高速公路扩宽工程采用上下部结构不连接方式，桥梁铺装层出现破坏。上下部结构连接扩宽形式将新旧桥梁连接为整体共同受力，下部结构中桥台通过植筋等技术连接。优点是可以将新旧桥部分连接形成桥梁整体，缺点是新建桥梁基础发生不均匀沉降使连接处产生较大拉应力，不利于桥梁正常使用。上下部结构连接扩宽方式适用于桥梁基础较好地区，如软土地区桥梁基础易发生沉降不利于扩宽形式优势发挥。

2.3改扩建工程桥梁拼宽施工工序

在高速公路改扩建工程中，拼宽桥梁施工包括新建桥梁基础、下端构造、主梁、吊装设备、现浇部分以及桥面铺装等。为了确保设计的拼宽桥梁在投入使用后具有较强的稳定性，需要在完成上述相关研究后，进行拼宽施工工序的设计。应重点关注对桥梁新旧接触面的凿毛处理，合理控制接触面的湿润度，不可出现表面积水等问题。浇筑时，应控制混凝土的自由浇筑高度小于2.0m，严格控制振捣过程中的施工行为。并在完成施工后进行抹灰处理，避免结构出现裂纹，影响外观质量。

3桥梁拼接设计要点

1)桥梁的拼接加宽应利用原有结构。桥涵拼接应在专项检测评价和现行规范荷载评估验算的基础上进行设计，即根据两者的综合评估结论确定加固与否，综合考虑交通组织等因素确定拼宽方式。2)桥梁拼接加宽采用上部构造连接，梁高应在满足规范要求下降低。3)桥梁设计应根据总体设计方案，结合原桥涵运营状况和评估验算结论，按利用原桥涵拼接。4)按照拼宽后的整体结构进行计算，结合检测评估报告，计算评估老桥上部结构、下部结构及基础的承载力，制定相应的加固措施，如果通过加固手段无法实现（或加固费用过高），应考虑拆除重建。5)拼接加宽的桥梁应注意桥路配合，左、右幅桥加宽须按各自对应曲率布置。原有桥梁的混凝土整体化层加铺厚度应根据路面加铺设计及梁板整体计算确定。6)拼宽部分下部结构类型与原桥宜保持一致，同时应满足新规范要求；拼接加宽桥梁下部构造的基础形式选择采用桩基础。7)拼接桥涵均须重点考虑新旧结构之间的整体沉降差对结构受力的影响。8）在拼宽桥和老桥的搭接处会出现应力集中现象，在实际施工中应对此处做适当的加强处理。在刚施工完毕拼宽桥的沉降还未稳定时，应重点关注新老桥连接部位的力学性能。9）靠近搭接处的桩比靠近自由边界处的桩承受了更大的荷载，在实际工程中应重视桩顶附近的桩身强度，同时应适当提高靠近搭接处桩整体的桩身强度。

结束语

本文主要研究高速公路桥梁拼宽设计，梳理国内外公路桥梁改扩建拼宽工程；总结桥梁拼宽设计构造形式，分析桥梁拼宽设计对整体性能的影响，分析公路桥梁拼宽设计方式；为类似工程提供借鉴和参考。

参考文献

[1]钟万林.高速公路拼宽桥梁的设计及实践[J].价值工程,2022,41(16):45-48.

[2]申启坤,邹同琛.公路改扩建项目桥梁拼宽设计[J].山西建筑,2022,48(05):132-134.

[3]张跃辉.高速公路桥梁拼宽施工关键技术研究[J].建筑安全,2020,35(05):38-40.

[4]苏日洪.高速公路桥梁扩建连接拼宽的技术应用[J].工程建设与设计,2019(10):186-188.

[5]何鑫.浅析高速公路桥梁拼宽改造关键的问题[J].四川水泥,2015(12):310.