橋梁拼接方式的工程分析方法
2010-10-27
引言
隨著中國(guó)改革開(kāi)放和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，公路和城市道路的現(xiàn)代化建設(shè)也在加快進(jìn)程。大量早期建成投入運(yùn)營(yíng)的公路橋梁，服務(wù)水平已明顯降低，難以滿足日益增長(zhǎng)的交通要求，存在嚴(yán)重的問(wèn)題，如交通擁擠、行車(chē)速度減慢、交通組織困難、日常養(yǎng)護(hù)工作也難以正常展開(kāi)，嚴(yán)重制約了快速通道的作用發(fā)揮，已成為公路運(yùn)輸線上的“瓶頸”，不利于沿線經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展。
1.橋梁拓寬的分類(lèi)
橋梁拓寬可歸結(jié)為三類(lèi)：① 舊橋橋面寬度與承載力均不足。新橋修建半幅后將交通引到半幅新橋，拆除舊橋，待新橋拓寬至全橋，將交通引向全橋。改造后，所有交通由新橋承擔(dān)。②舊橋橋面寬度不足。拓寬中，基本不改變舊橋結(jié)構(gòu)，在舊橋的一側(cè)或兩側(cè)建新橋，舊橋繼續(xù)承擔(dān)部分交通。改造后，新橋與舊橋結(jié)構(gòu)是獨(dú)立的。③ 拓寬后，新舊橋的橋面鋪裝層連續(xù)攤鋪，共同作用，為了行車(chē)安全舒適，須嚴(yán)格保證新舊橋變形協(xié)調(diào)。
橋梁拓寬方法分析
(1)增設(shè)鋼筋混凝土懸臂挑梁 這是最簡(jiǎn)便的橋梁拓寬改造方法，并可和其它橋梁加固補(bǔ)強(qiáng)法一并使用。當(dāng)舊橋橋墩、臺(tái)及基礎(chǔ)完好，能夠滿足拓寬甚至提載要求時(shí)，可在主要承重結(jié)構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理加固和提載后，拆除兩側(cè)欄桿和人行道板，鑿除原橋面鋪裝層，重澆加強(qiáng)的鋼筋混凝土橋面鋪裝層，相應(yīng)增設(shè)人行道懸臂梁和車(chē)行道懸臂板，重新安裝人行道板與欄桿，從而達(dá)到拓寬橋梁的目的。這種橋梁拓寬的方法適合于梁式橋與拱式橋，一般適用于雙側(cè)拓寬的舊橋拓寬，其突出優(yōu)點(diǎn)是不必拓寬橋墩，加固工作量小。
(2)單邊新建橋梁 當(dāng)原有公路路線是以單邊拓寬進(jìn)行改建；或原橋已成為交通要道的“瓶頸”，亟待拓寬，且不能中斷交通；或原橋棄之可惜，只能降低荷載標(biāo)準(zhǔn)使用等情況，一般可采用在老橋一側(cè)新建橋梁，達(dá)到提高通行和承載能力的目的。
(3)增設(shè)邊梁或邊拱拆除一側(cè)(或兩側(cè))欄桿及人行道板后，在一側(cè)(或兩側(cè))增設(shè)邊梁(或邊拱肋)，實(shí)現(xiàn)拓寬橋梁的目的。新增邊梁與原主梁之間鉸接，只承受自身恒載、人行道恒載與人群荷載，不承受原主梁傳遞的剪力，也不參加荷載橫向分配。用這種方法拓寬橋梁時(shí)，應(yīng)測(cè)量橋墩(臺(tái))頂寬度是否能放置新增的梁或拱肋，若不夠，應(yīng)進(jìn)行墩帽 (蓋梁)的拓寬處理。
(4)增加主梁或拱肋一般用于需要拓寬橋梁又要提高承載能力的舊橋，特點(diǎn)是：新增主梁或拱肋的剛度大于舊橋，以減小原橋主梁或拱肋的荷載橫向分布系數(shù)，從而在拓寬橋梁的同時(shí)，提高橋梁的承載力。此方法需要同時(shí)拓寬橋梁墩臺(tái)及基礎(chǔ)，或靠近原有橋梁另外單獨(dú)建造新拓寬部分的墩臺(tái)。
橋梁拓寬拼接方法分析
在研究橋梁拓寬方案時(shí)需要考慮的問(wèn)題較多，如需要考慮原橋的技術(shù)狀況、沿線的地質(zhì)條件、合理的橫向連接方式、新舊橋梁結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)、新舊結(jié)構(gòu)的合理拼接時(shí)間以及在不中斷原橋交通的條件下合理的新橋施工方法。就具體方法來(lái)看，目前主要有上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)均不連接、上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)均連接、和上部結(jié)構(gòu)相互連接、下部結(jié)構(gòu)不連接。
(1)上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)均不連接為使拓寬橋與原橋各自受力明確、互不影響，減小連接的施工難度，橋梁拓寬部分與原橋的上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)均不連接，新、老結(jié)構(gòu)之間留工作縫，橋面瀝青混凝土鋪裝層連續(xù)攤鋪。該連接方案簡(jiǎn)化了施工程序，消除了連接的技術(shù)問(wèn)題，但在汽車(chē)活載作用下兩橋主梁產(chǎn)生不均衡撓度以及拓寬橋大于原橋的
后期沉降，可能會(huì)造成連接部位瀝青鋪裝層破壞形成縱向裂縫和橫橋向錯(cuò)臺(tái)，影響行車(chē)舒適性、安全性和橋面外觀，增加后期的養(yǎng)護(hù)維修工作。
(2)上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)均連接 為使拓寬橋與原橋形成完整的整體，減小各種荷載( 包括基礎(chǔ)不均勻沉降、汽車(chē)活載、溫度荷載等)作用下新老橋連接處產(chǎn)生過(guò)大的變形，減小上、下結(jié)構(gòu)某些部位的內(nèi)力，將拓寬橋梁的上部結(jié)構(gòu)與原橋?qū)?yīng)部位橫向通過(guò)植筋、澆注濕接縫等方式連接起來(lái)，原橋下部結(jié)構(gòu)的橋墩、橋臺(tái)帽梁及系梁也通過(guò)植筋技術(shù)將鋼筋和拓寬部分新橋相應(yīng)部位鋼筋連接，然后澆筑混凝土，將新老橋梁連為一體。沈大高速公路擴(kuò)建工程中橋梁橫向拓寬即采用了上述上、下結(jié)構(gòu)均連接的拼接形式。
該方案優(yōu)點(diǎn)是將拓寬橋、原橋之間聯(lián)系成整體，拼接后橋梁整體性較好。同時(shí)，也存在如下不足：拓寬橋基礎(chǔ)沉降大于舊橋，由此產(chǎn)生的附加內(nèi)力較大，可能會(huì)使下部結(jié)構(gòu)帽梁、系梁、橋臺(tái)連接處產(chǎn)生裂縫；上部結(jié)構(gòu)連接處也可能產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致使用功能下降，維修困難，外觀不雅。若拓寬橋基礎(chǔ)持力層位于堅(jiān)硬基巖上，基礎(chǔ)沉降值較小，新舊橋之間不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大沉降差，該方案的不利影響不顯著，可較好的發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。若基礎(chǔ)持力層位于軟土地基上，拓寬橋基礎(chǔ)沉降明顯大于舊橋，沉降持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，使用期間沉降不易穩(wěn)定，則不宜采用該方案 。
(3)上部結(jié)構(gòu)相互連接、下部結(jié)構(gòu)不連接綜合上述兩個(gè)連接方式的優(yōu)缺點(diǎn)，形成第三種橫向拼接形式。第三種拼接方案的主要優(yōu)點(diǎn)是：下部結(jié)構(gòu)不連接，拓寬橋與原橋的下構(gòu)內(nèi)力相互不產(chǎn)生影響，上部結(jié)構(gòu)連接對(duì)下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力影響很小。但是上部結(jié)構(gòu)連接后由于新老橋梁材料特性的差異將產(chǎn)生附加內(nèi)力，由基礎(chǔ)沉降等原因產(chǎn)生的附加內(nèi)力也使連接部位內(nèi)力增大。以往工程中，常采用如下措施解決上述問(wèn)題：為減小拓寬橋基礎(chǔ)沉降量，拓寬橋梁盡可能采用樁基，并通過(guò)加強(qiáng)地基處理、增加樁長(zhǎng)或樁徑等措施盡可能減小基礎(chǔ)沉降；原橋采用擴(kuò)大基礎(chǔ)時(shí)要注意新老基礎(chǔ)間的協(xié)調(diào)性，必要時(shí)對(duì)原有基礎(chǔ)進(jìn)行加固；針對(duì)上構(gòu)自身產(chǎn)生的較大附加內(nèi)力，可通過(guò)連接部位增大配筋并改善連接結(jié)構(gòu)形式來(lái)解決。上部結(jié)構(gòu)相互連接、下部結(jié)構(gòu)不連接方式已在多個(gè)擴(kuò)建工程中采用。
4.結(jié)論
舊橋的拓寬改建是一項(xiàng)比較繁瑣的工程，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和道路橋梁事業(yè)的發(fā)展，此類(lèi)工程將越來(lái)越多地出現(xiàn)，如何在安全、美觀、經(jīng)濟(jì)、適用的原則下做好舊橋拓寬改建工作是擺在橋梁建設(shè)者面前的一個(gè)課題。
