拼宽桥梁的设计与施工关键技术分析

拼宽桥梁的设计与施工关键技术分析

王兆升

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摘要：在国家交通运输业不断发展的今天，对桥梁施工提出了更高要求。为了节省土地和保护环境，我们国家已经开始建造拼宽桥梁。在高速公路改扩建工程中，桥面拼装是一个很大的工程问题。在这种情况下，对拼宽桥梁进行了分析和研究。其研究内容有：桥梁拼宽方案、桥梁拼宽工艺的影响因素，并结合具体项目，对大中桥拼宽工艺进行了方案分析、施工工艺分析等，归纳出桥梁拼宽工艺的技术要点。研究成果可为今后跨海大桥拼宽化的设计与建设奠定一定的理论依据与计算方法。

关键词：桥梁拼宽；收缩徐变；施工技术

国内在拼宽桥的相关理论与技术研究方面相对较为滞后。最初采用的是T梁和空心板梁桥，通过湿缝和横隔等方式实现新老桥型的衔接。然而，在使用中出现了变形等问题。针对这些问题，一些专家进行了探讨和研究。例如，徐志强等人利用有限元方法对T梁桥进行了搭接前后的内力变化情况的数值模拟，并计算了侧向作用力分配系数。结果表明，增加刚性可以减小桥面的内力。王曦婧等人的试验结果显示，地基沉降量对桥梁结构的承载能力有较大的影响，而产生沉降量最大的部位是中间、边跨处的支撑处。王亚东对该桥在徐变作用下的受力情况进行了分析，认为采用半刚性节点时，其受拉应力很低，具有很好的稳定性。经过上述几个方面的研究，目前国内拼宽度桥的建设已经取得了一定的进展，但是仍有一些问题需要解决。因此，本文将就这几个方面展开讨论。

一、桥梁拼宽原则

在跨海大桥拼宽期间，需要确保新旧桥梁在正常行驶时变形和沉降达到一致，同时避免出现过度差异。为了保证工程进度，必须与公路建设同步进行。本文介绍了桥面拼宽法的基本施工原理和基本原理：

首先，在桥面铺装完成后，需要对其进行全面受力分析，以确保桥面的承载能力和稳定性。同时，还需协调新旧两座大跨拱桥的整体变形，避免产生新的损伤。在建设过程中，新旧大桥的承载能力和设计规范应保持一致。在设计建造新拼宽桥之前，需要先进行原桥的力学分析，并对其工作性能进行校核，以确保原桥的承载能力达到设计指标。其次，在桥梁中，横隔墙主要起到横向连接梁的作用，以减小新旧桥的差异沉降，确保桥梁的总体稳定。该组合结构具有高强度、高刚度和承受大跨度结构梁的承载能力。然而，其柔性差、协调变形能力差，容易在施工过程中产生应力集中，导致结构的脆性破坏。

二、工程概况

本工程是连接两个邻近省份的一条关键交通线路，车流量逐年增加，目前已经达到每天51003个车辆通过。然而，公路的服务能力无法满足如此高的车流量，导致桥梁出现了各种问题。其中最大的问题时：桥梁被分为左右两幅，它们的施工时间和工期不同，跨度和形状也不一样。大桥开通后发现，左、右侧主桥的车流量存在较大差异，导致大桥破坏程度不一。此外，桥梁和涵洞尺寸的差异也导致了净空高度的差异，进而造成梁板处混凝土脱落和钢筋裸露的问题。在长联桥的施工过程中，未设置扣件，导致转轴部位的混凝土产生拉伸裂缝，给改建工程带来了困难。

（一）长联桥改造方案

由于原桥施工周期较长，而拼宽桥施工周期较短，二者的施工周期相差很大。随着混凝土的收缩和徐变，年龄差距也逐渐形成。拼宽桥在横桥方向上会产生很大的弯沉，因此在桥梁的设计和施工中必须充分考虑这一问题。针对大范围内的徐变，本文提出了两种处理方法：

一种是将长联桥拆除，以确保各桥墩之间的变形协调，并控制因混凝土徐变而产生的侧向位移。另一种是在施工过程中将梁板和帽梁全部拆下，重新建造墩柱和桩基等结构，并对帽梁进行整体浇注，对上梁板进行铺装。这种设计具有施工简便、可有效解决长联桥常见病害的优点。但缺点是成本较高，投资较多，对环境有较大的影响。

（二）桥梁拼宽施工

（1）拆除梁板

本文研究的工程是一座跨径大桥。在进行桥梁施工时，必须确保原有桥梁的通过性能。在拆除原有桥梁的过程中，必须设置好中心隔离区的安全网。主要的施工步骤包括：拆除地震结构和护栏→清理湿接缝→拆除腹板和钢筋。

（2）施工测量

在桥梁上部结构的建设过程中，桥梁顶部高度及位置对铺装层厚度和桥梁横向斜率等有很大的影响。因此，在搭桥过程中，需要对原有建筑物进行坐标和高程测定，以确保结构参数的准确性。在拼桥之前，需要重新测量桥面（原有建筑物）的桥墩高程和垂直度等有关参数。此外，在桥梁上跨段的拼合宽度时，也需要对各节点处的标高进行有效的控制，以确保整个结构的稳定性和安全性。

（3）下部结构施工

当一座桥在建造和改建过程中，应该考虑到下列事项：由于构造的原因，造成了一定的间隙，所以必须将盖梁移除。在基坑工程中，以绳锯法为主。由于工程要求，部分结构采用手工开挖和焊接。

该桥墩的桥墩高程设定为4-8 m，桥墩必须采用80 cm的破壁方式，然后再进行桥墩高程调整。在该工程中，中心桩号为K122+523段的墩柱高度只有2 m，在进行了破除混凝土处理后的墩柱高度只有1 m，该墩柱的使用价值很低，所以对该矮墩柱的处理应该是以整体拆除的形式进行。对于有较大损伤的系梁，必须将其一并拆下，并用同一墩进行改建。

该桥墩的桥墩高程设定为4-8 m，桥墩必须采用80 cm的破壁方式，然后再进行桥墩高程调整。在该工程中，中心桩号为K122+523段的墩柱高度只有2 m，在进行了破除混凝土处理后的墩柱高度只有1 m，该墩柱的使用价值很低，所以对该矮墩柱的处理应该是以整体拆除的形式进行。对于有较大损伤的系梁，必须将其一并拆下，并用同一墩进行改建。

（4）盖梁加固施工

在进行桥面拼合时，需要考虑到加宽后的桥面宽度远大于原桥宽度，导致自身重量增大的问题。为了解决这个问题，需要对原桥的构造进行改造。原桥的盖板采用 T 型梁式构造，共 6 块。经过结构分析，发现 T 型梁在两端受剪承载力偏小，应该以此为主要因素进行设计。因此，设计思路是先拆除盖梁的防护层和水泥，让所有的钢筋暴露在大气中，再进行植筋、加固等处理，最后浇注混凝土，保证盖梁的整体构造。通过这种方法改造原桥的盖板，可以提高其承载能力和稳定性，确保桥梁的安全性和可靠性。

（5）沉降控制技术

经过对沉降量的实测分析，发现其变化没有任何规律，平均沉降量约为1.55毫米。梁体重量引起的桩基沉降增大幅度较小，在0.2—0.4毫米之间。为了减小大桥的差异性并达到变形协调，需要在大桥上施加一定的预应力。通过粘接部位和横向分隔部位的搭设，将新老两座桥连接成一个完整的整体，同时采用同样的方式在原桥上进行建设。在不浇注混凝土的情况下，可以对新拼宽桥和原桥之间的接缝、横隔板和墩顶横梁上的钢筋进行搭接。为了避免由于新旧桥梁之间的差异而导致纵裂，需要对沉降量进行统计和分析，并在新旧桥梁连接处进行施工。这样可以保证新老桥梁之间的变形协调，确保桥梁的安全性和可靠性。

结论

在进行拼宽梁桥的施工和设计时，混凝土收缩徐变和基础不均匀沉降是主要因素。在跨度较大的情况下，测量应以纵、横断面高度为主。在拼宽法中，主体工程的施工是最重要的环节之一，需要采取沉陷观察措施来预防病害发生。同时为了保证桥梁的安全性和可靠性，需要对混凝土收缩徐变和基础不均匀沉降等因素进行充分考虑和分析，并在施工过程中采取相应的措施进行控制和预防。同时，在主体工程施工中，需要注重质量控制和安全管理，确保施工质量和安全符合相关标准和要求。

参考文献

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[3]赵备. 桥梁拼宽设计施工关键技术研究[D].石家庄铁道大学,2019.