市政桥梁拼宽加固设计方法分析

市政桥梁拼宽加固设计方法分析

张先

武汉市政工程设计研究院有限责任公司，湖北 武汉 430023

摘要：在我国经济高速发展的推动下，城市化进程不断加剧，城市人口越来越多，基础建设力度越来越大。在城市发展的过程中，道路交通逐渐成为制约城市发展的因素，交通拥堵越来越严重，给人们的生活造成了很大的困难。解决城市交通问题最有效的方法，就是对市政公路展开全面的改造，从而提升城市道路交通运输量。道路改造中，桥梁的改造是施工的重点，尤其是对原桥梁实施拼宽，更是其中的难点。科学合理对桥梁实施拼宽，既能够有效提升桥梁的通行能力，又可以提高桥梁的承载能力。这就需要设计过程中结合桥梁的实际情况，选择合理的设计和施工方案。

关键词：市政桥梁；拼宽；加固；设计

引言

近年来我国经济发展迅速，交通量逐年增加，很多老旧道路已无法满足社会的发展需要，所以要进行拓宽改造。桥梁工程的拓宽改造施工具备一定难度，要有效地组织施工。在桥梁拼宽施工开始前，要制定合理的设计方案，保障拓宽后公路的实用性。

1桥梁拼宽原则

1）既有桥梁的调查拼宽设计前应首先对既有桥梁进行调查，收集施工图、竣工设计图纸、历年养护加固设计、桥梁定期检查记录表等资料；进入现场调查了解桥梁现状；根据收集的资料、现场调查情况及检测报告确定拼宽方案。2）上部结构的一致性拼宽桥梁的跨径、梁（板）结构形式、高度尽量与既有桥梁保持一致，减小新旧桥梁上部结构的刚度差，保证变形的协调性。3）拼宽桥梁基础形式为控制新旧桥梁基础的沉降差，当既有桥梁采用桩基础时，拼宽桥梁必须采用桩基础；当既有桥梁采用扩大基础时，拼宽桥梁原则上采用桩基础；当地质条件较好时，可采用扩大基础，但应根据地质情况对地基进行处理。4）既有桥梁荷载要求既有桥梁应进行检测评估并满足原设计荷载标准要求，且其极限承载能力在采取加固措施后应满足现行标准的要求。

2市政桥梁拼宽加固设计方法分析

2.1桥梁拼宽方案比选

桥梁拼宽方案应根据结构的受力特点、建设条件等因素综合研究确定。目前较为成熟的拼宽方法主要有三种：（1）上部与下部结构均连接。拼宽部分的桥梁上部结构板梁和下部结构盖梁与老桥对应部位，通过植筋和浇筑湿接缝方式连接，新、老桥梁形成整体共同承受荷载。该方案优点是整体性好，新、老桥连接处变形小；该方案缺点是上、下部结构容易产生较大的附加内力，在连接部位产生裂缝病害，且由于上、下部结构均需采用植筋技术，施工难度大、周期长、造价高。（2）上部与下部结构均不连接。拼宽部分的桥梁上、下部结构均与老桥不相干扰，仅在新老桥面连接处设置纵向错缝，采用沥青铺装实现桥面连续。该方案优点是新桥施工方便、造价低，对原有交通影响小，上、下部结构各自受力，避免出现基础沉降差导致的附加内力；该方案缺点是不同步变形将会造成连接部铺装破坏形成纵向裂缝，过大的沉降差将对行车产生安全隐患。（3）上部结构连接、下部结构不连接。拼宽部分的桥梁上部结构板梁与老桥通过植筋和浇筑湿接缝方式连接，下部结构独立承受荷载。该方案优点是新、老桥梁上部结构形成整体共同受力，更利于行车舒适与安全，下部结构独立承担荷载，与老桥下部结构不相干扰；该方案缺点是基础的不均匀沉降将对上部结构连接处产生附加内力，会导致裂缝病害的发生。从结构受力、行车安全、施工便捷性、实施周期以及经济合理性等方面考虑，上部结构连接、下部结构不连接方案在桥梁拼宽设计中具有一定的优势，同时可通过加强基础设计等方式避免桥面裂缝病害，目前国内高速公路改扩建工程中已取得较多的应用。

2.2单边新建桥梁

一些桥梁经过多年的使用，老化现象较为严重，承载力也相对较差；对于这类桥梁的改造，往往会选择在旧桥梁的一侧增加新桥梁的方式来实施拼宽加固。然而这汇总加固方式具有较高的技术难度，最大的问题在于如何让新旧桥梁最大限度地连接为一个整体以及如何保证新旧桥梁的平衡性。在实际施工过程中，要最大限度保障外部因素的改变，从而是桥梁的沉降、变形尽可能地减少。并且在建设过程中，往往需要对施工区域的气候、地质、水文保持密切关注。

2.3基础沉降差控制措施

应用上部连接、下部不连接的拼宽设计方案，如新建桥梁基础沉降量较大，则会导致新建桥梁与原有桥梁存在过大的横向拉应力，如该应力超出了混凝土结构的承载范围，则会使结构出现裂缝。从桩基结构角度分析，造成基础沉降的主要因素有：桩基弹性压缩、桩端土变形、土体结构固结沉降等。对于拼宽桥梁，原有桥梁的沉降已经达到极限，而新建桥梁刚开始应用，其沉降还刚开始，所以新旧两部分结构存在沉降差异。基础沉降差对于上部结构具有直接影响，在设计与施工中需严格控制基础沉降差，此时可采用增加桩体直径与长度、提升结构强度、合理确定施工工序等方式。新建桥梁建设完成后，要经过一定时间沉降之后才能进行拼宽施工。

2.4减小基础沉降差和混凝土收缩徐变差的措施

基础沉降差是引起拼宽连接处纵向裂缝的关键因素之一。为减小基础沉降，拼宽桥梁设计时考虑了一定的桩基富余量，施工中严格控制桩底沉淀层的厚度；拼宽桥梁下部结构施工完成后尽早架设空心板、施工桥面铺装，同时延后拼宽连接处的施工。混凝土收缩徐变差是引起拼宽连接处桥梁病害的另一个关键因素，为保证桥梁的安全应严格控制混凝土收缩徐变差。混凝土的收缩徐变在初期增长较快，6个月时已完成大部分，随后将缓慢增长，3年后趋于稳定；拼宽桥梁架梁完成后，推后了连接处的施工，同时拼宽桥梁应选用低收缩徐变混凝土，且拼宽连接处采用补偿收缩混凝土，最大限度地控制收缩徐变差。

2.5对既有桥梁维修与加固设计

根据桥梁检测数据，将所存在的病害问题处理之后才能应用。（1）重做桥面铺装将原桥梁结构中的病害问题铣刨处理之后，再进行铺装施工，同时要在梁顶的位置上植入钢筋并铺设钢筋网，按照设计方案的要求铺筑材料。（2）更换伸缩缝将原有桥梁中的伸缩缝混凝土清理干净，拆除伸缩缝，不能损坏钢筋结构，并且要按照新设计方案的要求植入部分钢筋，根据新加宽部分的情况设置伸缩缝，其槽口位置上需要浇筑Ｃ40聚丙烯纤维混凝土。（3）更换既有桥梁全部支座原桥梁使用年限较长，支座结构老化严重，要根据加宽施工的需要更换支座结构。（4）裂缝处理对于缝宽＜0.15mm的裂缝，要在缝隙位置涂刷一定环氧树脂进行封闭处理；对于缝宽≥0.15mm的裂缝，要采用化学压力灌浆施工的方式进行处理。

结语

综上所述，市政桥梁拼宽加固是城市道路改造的重点也是难点，所以在设计过程中，一方面要充分考虑新旧桥梁之间的有效连接，保证其结构受力的均衡性；另一方面充分考虑拼宽改造的经济性。只有选择了合理的改造拼宽方案，才能够让桥梁改造综合质量得到保证，切实有效地提升交通能力。

参考文献

[1]胡江,骆春雨.市政桥梁拼宽加固设计方法探讨[J].中国高新技术企业，2016，（31）：86-87.

[2]胡志强,张磊.市政桥梁拼宽加固设计方法[J]黑龙江交通科技，2017，40（07）：128+130.

[3]龚乾龙.市政桥梁拼宽加固设计方法研究[J].建材与装饰，2017，（44）：221-222.

[4]陶璇.市政桥梁的拼宽加固设计[J].黑龙江交通科技，2013，33（06）：105.

[5]李韬.市政桥梁拼宽加固设计方法研究[J].居舍，2018，（03）：84.