市政桥梁拼宽设计及实例

市政桥梁拼宽设计及实例

陈志福

泉州台商投资区城市建设发展有限公司福建省福州市362000

摘要：全面系统地阐述泉州刺桐大桥-江滨北路匝道拼宽方式比选、拼宽技术难点及对策，为同类型桥梁的加宽设计提供参考。

关键词：桥梁拼宽；技术难点及对策；桥梁设计。

既有泉州刺桐大桥北立交桥已于2008年9月建成，主要建成三个定向匝道：刺桐大桥右转至坪山路（A匝道，单向2车道，宽10.4米）、江滨北路右转至坪山路（B匝道，单向单车道，宽8.5米）、江滨北路左转上刺桐大桥（C匝道，单向2车道，宽10.4米），设计时速40公里/小时，沥青砼路面，最大纵坡4.85%，最小纵坡0.233%；刺桐大桥北立交匝道桥上部结构采用直腹板预应力砼连续梁，匝道桥墩大部分采用透空Y型墩，双肢之间采用多道横系梁联结。

图1刺桐大桥节点现状图

新增刺桐大桥-江滨北路匝道由刺桐大桥A匝道分流，分流段竖向设计与刺桐大桥A匝道纵断保持一致，设计终点与江滨北路衔接，拼接段竖向标高需与江滨北路衔接。

刺桐大桥-江滨北路匝道采用3x30米+4x30米+（3x30+20）米预应力混凝土连续箱梁，刺桐大桥-江滨北路匝道与刺桐大桥A匝道拼接处采用变宽拼接，拼宽宽度由3.05米逐渐增加到7.5米。

根据沿线地质调查及钻探揭露，沿线各岩土体分布较为复杂，其分布、厚度及风化程度变化较大，现分述如下：杂填土，沿线均有揭露，层厚2.70～5.80米；淤泥，沿线大部分钻孔有揭露，揭露层厚为1.10～1.40米；中砂，沿线钻孔均有揭露，层厚为6.70～12.80米，层厚变化较大；中砂，沿线五个钻孔有揭露，层厚为1.60～8.70米，层厚变化较大；卵石，沿线仅一个钻孔未揭露，层厚为1.40～9.60米，层厚变化较大；砂土状强风化花岗岩，沿线四个钻孔有揭露，层厚为1.00～1.60米；碎块状强风化花岗岩，沿线四个钻孔有揭露，层厚为0.80～4.80米；中风化花岗岩，沿线2个钻孔有揭露，层厚为2.30～3.00米；微风化花岗岩，沿线钻孔均有揭露，揭露层厚为5.20～8.80米，且未揭穿。

图2新增匝道平面图

1桥梁拼宽方式比选

目前旧桥改造拼接方式如下表：

本桥改造以尽量不增加旧桥荷载负担为原则，切除旧桥拼接位置部分悬臂并植筋将新旧桥梁联系起来，尽量减少新加车道荷载对旧桥影响，同时让新旧桥形成共同受力体系，分担新加车道荷载和沉降荷载引起的剪力和部分弯矩。该拼接方式桥面平顺，抗裂性好，维修周期长。对比各种桥梁拼接形式后，本桥推荐采用半刚性连接方式与既有桥梁拼接。

2桥梁拼宽技术难点及对策

（1）拓宽桥梁基础的沉降问题

已建桥梁营运使用了较长时间，在正常的情况下，桥梁的基础沉降已稳定。新拓宽桥梁基础施工后，基础会有沉降，这样就在新、旧桥梁基础之间会发生沉降差。当新、旧桥梁的上部结构或下部结构拼接之后，新、旧桥梁基础之间的沉降差将会在拼接部产生内力，内力较大时可能导致拼接部位沿桥梁纵向的混凝土裂缝。

技术对策：

a.为减少新、旧桥梁之间基础的沉降值对上、下部结构拓宽的拼接部位的影响，尽可能降低新拓宽桥梁基础的最大沉降值。桩基础设计时应在保证桩基承载力的基础上，使桩长与桩径之比选择为较低值；在边界条件许可的情况下，群桩可采用相对较大的桩间距等都可以有效控制桩基的沉降值。

b.选择合适的上部结构或下部结构拼接的时间以及相应的施工措施。

本桥拼接段下部结构采用承台接2根1.2米桩基础形式、桩底嵌入微风化花岗岩岩层3米以上，保证桩基承载力的基础上尽量减小新桥基础的沉降值。新拓宽桥在成桥后施加二期恒载+0.3倍活载预压3个月再进行接缝的连接，较少新旧桥在运营阶段的沉降差。

（2）新拓宽预应力混凝土梁施工期间的上拱

新拓宽桥梁上部结构采用预制预应力混凝土梁时，在预加力的作用下，预制预应力混凝土梁会产生上拱变形，这时，新拓宽梁与旧梁之间就会存在高差，对新旧梁拼接平顺造成困难。

由于预应力混凝土梁的钢束配置及预加力的控制值是按照成桥使用阶段来设计的，而在拓宽拼接施工阶段，只有预加力和梁自重作用，因而预应力混凝土梁的上拱值是较大的，随着后期恒载和车辆荷载作用，以及混凝土收缩、徐变作用，上拱值才会减小。为了保证在新、旧桥梁的梁拼接时平顺，对架设至桥墩上的新拓宽梁施加压重，使新、旧梁拼接部位在拼接前的标高接近，使拼接部位平顺。

（3）新就桥收缩徐变差导致的自应力。

新旧桥制作相差4年，两桥之间收缩徐变差异较大。新桥建成后应尽可能晚施工湿接缝，本桥新拓宽桥梁施工完毕后预压三个月，可大大减少新旧桥收缩徐变差异的影响。

3拼宽桥梁设计

（1）拓宽前原有桥梁结构状态

原有刺桐大桥A匝道桥为主梁为预应力混凝土连续梁，单箱双室箱形断面。原有刺桐大桥A匝道桥修建于2007年，经过现场调查及查阅相关资料可知，原有刺桐大桥A匝道桥使用状态比较良好，不存在病害或缺陷。

（2）主梁结构

主梁采用预应力混凝土连续梁，单箱单室箱形断面，梁高1.60米，桥面横坡（超高）通过顶、底板斜置形成。箱梁顶宽7.5米，底宽4.0米，悬臂长度1.75米；箱梁顶板厚0.25米，底板厚0.22米；跨中段腹板厚0.5米，支点区域加厚到0.7米；中横梁宽2.0米，端横梁宽1.5米，横隔板厚0.5米，每跨跨中设置1道横隔板。

（3）下部结构

下部结构：桥台U型台，钻孔灌注桩基础；全桥桥墩除1#墩采用实体墩，其余桥墩均采用透空Y型墩，双肢之间采用多道横系梁联结，钻孔灌注桩基础。

全桥桥墩除1#墩采用实体墩，其余桥墩均采用透空Y型墩，双肢之间采用多道横系梁联结，以提高墩柱横向稳定性。顶端横系梁采用精轧螺纹粗钢筋预应力结构，精轧螺纹粗钢筋标准强度930Mpa，张拉控制应力770Mpa。墩柱截面尺寸0.75米（横）x1.5米（纵），外侧设置R15厘米圆角，分联墩墩顶扩大为2.0米，以满足支座布置需要。桥墩基础承台厚度2.0米，桩径1.2米，桩基按嵌岩桩设计，桩尖完整进入微风化花岗岩深度不小于3.0米。承台顶面多在设计地面以下0.5米。

桥台为U型台，群桩基础。承台厚度2.0米，桩径1.2米，桩基按嵌岩桩设计，桩尖完整进入微风化花岗岩深度不小于3.0米。

（3）箱梁拓宽工艺

本桥拓宽采用湿接缝拼接形式，具体工艺如下：

a.拆除旧桥拼接端的护栏、并切除切割悬臂0.5～1.0米。施工新桥。

b.新桥成桥后施加二期恒载+0.3倍活载等值的压重，预压三个月。

c.老桥植入连接筋、施工湿接缝连接段。

d.施工新桥桥面系及栏杆。

e.通车试运行。

4结语

随着我国经济建设和城市道路桥梁事业的发展，旧桥拼宽建设项目越来越多，旧桥拼宽改造在工程建设中已不可避免。如何使新旧桥形成共同受力体系，尽量减少对旧桥的影响，确保桥面平顺、行车舒适，是桥梁拼宽设计中的关键所在。本文刺桐大桥-江滨北路匝道于2013年3月竣工至今已通车5年，整体运营良好，可为同类型的桥梁拼宽设计提供参考。

参考文献：

[1]狄成春，王晓君.市政桥梁拼宽加固设计研究[J].科技创新导报，2012（24）：142-142.

[2]陈猛.高速公路新老桥梁拼接方式探讨[J].交通运输研究，2014，42（12）：97-99.

[3]张永宏，宋吉录，龚瑞芳，李媛，黄祖军.南城桥二次拓宽改建技术研究[J].中国市政工程，2003（2）：35-37.