浅析旧桥梁拓宽的要求与方法?
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发布时间：2023-05-05 14:59
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时间：2023-11-15 20:24
我国正处于大规模基础设施建设的高峰，正在新建大量高等级公路与桥梁；与此同时，随着经济发展,交通量迅速增长，大量既有线路上的旧桥，需要进行拓宽改造、增加通行能力。桥梁拓宽改造的关键技术之一就是如何确定旧桥与拓宽新桥部分的纵向接缝，以及接缝对结构受力的影响。迄今为止，国内对大型桥梁拓宽改造纵向接缝问题的处理上还没有一个可靠和高效的连接模式，此类问题的成功解决，对于量大面广的既有桥梁拓宽改造具有重要的科学意义和工程应用价值。桥梁拓宽形式有单边拓宽与双边拓宽两种，拓宽形式的选择应与原有公路路线的拓宽相适应。单边拓宽的形式，一般是平行原桥另建一座新的桥跨结构。双边拓宽的形式主要有增设独立边梁作为人行道，以及增设大边梁来拓宽旧桥桥面和提高旧桥承载力。
桥梁拓宽设计前，应对旧桥现状进行全面调查，包括桥梁检测、荷载试验与分析计算，对旧桥的承载能力与可靠度做全面的评价。在对旧桥准确评估后，根据拓宽后的线路使用要求，确定拓宽设计标准，需要加固的桥梁应把拓宽与加固结合起来考虑。
1 桥梁拓宽的一般要求
桥梁拓宽应该满足以下3个基本要求：①桥梁拓宽是解决旧桥桥面宽度不足的有效途径，但应切实处理好新旧桥桥面连接问题。②由于旧桥已使用多年，旧桥的混凝土已充分收缩，自重作用下的徐变也已基本完成，所以拓宽新增混凝土的自重、收缩、徐变等，在设计与计算时应充分考虑，以免新旧混凝土的接合面开裂或变形不一致。③对于单边新建桥梁的设计，可完全按照独立桥梁设计。
2 桥梁拓宽的基本方法
2.1 增设钢筋混凝土悬臂挑梁 这是最简便的桥梁拓宽改造方法，并可和其它桥梁加固补强法一并使用。当旧桥桥墩、台及基础完好，能够满足拓宽甚至提载要求时，可在主要承重结构的上部结构进行合理加固和提载后，拆除两侧栏杆和人行道板，凿除原桥面铺装层，重浇加强的钢筋混凝土桥面铺装层，相应增设人行道悬臂梁和车行道悬臂板，重新安装人行道板与栏杆，从而达到拓宽桥梁的目的。这种桥梁拓宽的方法适合于梁式桥与拱式桥，一般适用于双侧拓宽的旧桥拓宽。它的突出优点是不必拓宽桥墩，加固工作量小。
2.2 单边新建桥梁 当原有公路路线是以单边拓宽进行改建；或原桥已成为交通要道的“瓶颈”，亟待拓宽，且不能中断交通；或原桥弃之可惜，只能降低荷载标准使用等情况时，一般可采用在老桥的一侧新建桥梁，达到提高通行能力和承载能力的目的。
2.3 增设边梁或边拱 拆除一侧（或两侧）栏杆及人行道板后，在一侧（或两侧）增设边梁（或边拱肋），实现拓宽桥梁的目的。新增边梁与原主梁之间铰接，只承受自身恒载、人行道恒载与人群荷载，不承受原主梁传递的剪力，也不参加荷载横向分配。用这种方法拓宽桥梁时，应测量桥墩（台）顶宽度是否能放置新增的梁或拱肋，若不够，应进行墩帽（盖梁）的拓宽处理。
2.4 增加主梁或拱肋 这种方法一般用于需要拓宽桥梁又要提高承载能力的旧桥。其特点是，新增主梁或拱肋的刚度大于旧桥，以减小原桥主梁或拱肋的荷载横向分布系数，从而在拓宽桥梁的同时，提高桥梁的承载力。
3 横向连接方式
3.1 上部结构与下部结构均不连接 为使拓宽桥与原桥各自受力明确、互不影响，减小连接的施工难度，桥梁拓宽部分与原桥的上部结构和下部结构均不连接，新、老结构之间留工作缝，桥面沥青混凝土铺装层连续摊铺。该连接方案简化了施工程序，消除了连接的技术问题，但在汽车活载作用下两桥主梁产生不均衡挠度以及拓宽桥大于原桥的后期沉降，可能会造成连接部位沥青铺装层破坏形成纵向裂缝和横桥向错台，影响行车舒适性、安全性和桥面外观，增加后期的养护维修工作。
3.2 上部结构与下部结构均连接 为使拓宽桥与原桥形成完整的整体，减小各种荷载（包括基础不均匀沉降、汽车活载、温度荷载等）作用下新老桥连接处产生过大的变形，减小上、下结构某些部位的内力，将拓宽桥梁的上部结构与原桥对应部位横向通过植筋、浇注湿接缝等方式连接起来，原桥下部结构的桥墩、桥台帽梁及系梁也通过植筋技术将钢筋和拓宽部分新桥相应部位钢筋连接，然后浇筑混凝土，将新老桥梁连为一体。沈大高速公路扩建工程中桥梁横向拓宽即采用了上述上、下结构均连接的拼接形式。该方案优点是将拓宽桥、原桥之间联系成整体，拼接后桥梁整体性较好。同时，也存在如下不足：拓宽桥基础沉降大于旧桥，由此产生的附加内力较大，可能会使下部结构帽梁、系梁、桥台连接处产生裂缝；上部结构连接处也可能产生裂缝，导致使用功能下降，维修困难，外观不雅。 3.3 上部结构相互连接、下部结构不连接 下部结构不连接，拓宽桥与原桥的下构内力相互不产生影响，上部结构连接对下部结构产生的内力影响很小。但是上部结构连接后由于新老桥梁材料特性的差异将产生附加内力，由基础沉降等原因产生的附加内力也使连接部位内力增大。以往工程中，常采用如下措施解决上述问题：为减小拓宽桥基础沉降量，拓宽桥梁尽可能采用桩基，并通过加强地基处理、增加桩长或桩径等措施尽可能减小基础沉降；原桥采用扩大基础时要注意新老基础间的协调性，必要时对原有基础进行加固；针对上构自身产生的较大附加内力，可通过连接部位增大配筋并改善连接结构形式来解决。
4 上构拓宽方法
横向拼接构造的选用受许多因素的影响，如原有桥梁的承载力和耐久性评价结果、基础沉降规律、上部结构的变形协调要求、桥梁活载的影响以及施工难易程度等，综合考虑这些因素，依据桥梁的类型决定新、旧桥梁的拼接结构。中小跨径公路桥上部结构形式一般为板梁、T梁与箱梁，不同上构形式，将选择不同的上部结构横向拼接形式。
5 下构拓宽方法
拓宽墩台结构应尽量与旧墩台保持外形协调一致，如选用柱式墩与桩柱式墩配合，或采用完全相同的结构；一字翼墙桥台仍用一字翼墙桥台拓宽等。基础型式选用应考虑其施工对旧墩台的影响，有条件时尽量采用钻孔灌注桩基础；浅埋式新基础埋置深度最好在旧墩台基底标高之上。钻孔灌注桩基础、独柱结构拓宽墩台通常用于拓宽宽度不大、双桩桩距不足的情况，较为经济、方便，其双悬臂盖梁梁端在荷载作用下产生挠度是这种结构的特点。
在研究桥梁拓宽方案时需要考虑的问题较多，如需要考虑原桥的技术状况、沿线的地质条件、合理的横向连接方式、新旧桥梁结构的变形协调、新旧结构的合理拼接时间以及在不中断原桥交通的条件下合理的新桥施工方法。拓宽桥与原桥之间横向连接方式是桥梁拓宽优劣的主要因素，一般情况下拟采用同跨径、同结构进行拓宽拼接；各桥梁根据实际情况可选用适宜的下构形式，河流、被交道与桥成斜交的，需要斜桥正做的可采用独柱墩形式。
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