公路線形設(shè)計(jì)是公路總體設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，方案一經(jīng)確定后，中小橋梁的布設(shè)就必須服從路線線形的要求。不可避免的就會(huì)出現(xiàn)一些橋涵構(gòu)造物位于路基寬度漸變范圍內(nèi)。當(dāng)橋梁處于路基漸變段時(shí)，對(duì)于大跨徑的橋梁多采用了現(xiàn)澆懸臂箱梁，通過調(diào)整懸臂長(zhǎng)度來滿足橋面變寬的要求，而中小跨徑橋梁的上部一般采用鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁，布設(shè)在變寬范圍內(nèi)的此類橋梁處理起來一般比較復(fù)雜?，F(xiàn)通過一個(gè)實(shí)例對(duì)中小跨徑橋梁的加寬方法予以匯總，為以后簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，方便施工提供借鑒。
1、方案論述和比選
合六葉高速公路的終點(diǎn)葉集是西入安徽省的門戶，原有國(guó)道312 h的主線收費(fèi)站為4進(jìn)4出，由于高速公路的修建，已不能滿足交通量的需求，需擴(kuò)充至7進(jìn)l1出。擴(kuò)建范圍為K0+500～Kl+120，全長(zhǎng)620m。在收費(fèi)站擴(kuò)建范圍內(nèi)有一座1—16．0m的空心板橋，原橋面寬2 x 12m。橋梁上跨一條小河，河流測(cè)時(shí)水位距離原橋梁底1m左右。由于收費(fèi)站的擴(kuò)建，該橋需加寬處理，小樁號(hào)左右幅各加寬19．3m，大樁號(hào)左右幅各加寬16．2m，大小樁號(hào)變寬幅度為3．1m。
現(xiàn)場(chǎng)查看該橋的實(shí)際情況并核查老橋的設(shè)計(jì)圖紙，老橋上部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土空心板結(jié)構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)為柱式臺(tái)樁基礎(chǔ)，現(xiàn)場(chǎng)鑿開橋面后發(fā)現(xiàn)老橋曾采用框架結(jié)構(gòu)加高過20cm?，F(xiàn)對(duì)老橋加寬有兩方面的難點(diǎn)。
?。?）設(shè)計(jì)水位較高，原設(shè)計(jì)橋梁河流設(shè)計(jì)水位與梁底距離較小，在橋面標(biāo)高受限的前提下加寬該橋，就要求加寬橋上部結(jié)構(gòu)建筑高度只能小于等于原橋上部結(jié)構(gòu)建筑高度。
?。?）老橋跨徑長(zhǎng)16m，變寬幅度達(dá)3．1m，預(yù)制結(jié)構(gòu)處理方案難度較大。
根據(jù)以往處理變寬橋的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)此類型的橋梁列出三個(gè)方案，從設(shè)計(jì)與施工角度進(jìn)行類比，進(jìn)而提出最優(yōu)方案。
1．1方案一：全橋采用16米的整體式現(xiàn)澆空心板如圖1所示。
設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介：整體式空心板梁，可以保證梁高與原梁高一致，并通過調(diào)整孔洞數(shù)量及孔洞之間的距離來滿足變寬的需要。
方案評(píng)價(jià)：
從設(shè)計(jì)方面講，該方案能夠滿足該橋變寬設(shè)計(jì)的要求，結(jié)構(gòu)整體性能較好。但其構(gòu)造及受力模式比較復(fù)雜。
從施工方面講，該橋?yàn)檎w式空心板，無法采用預(yù)制吊裝工藝，需要滿堂支撐現(xiàn)澆施工。由于橋下為一小河，改河及基礎(chǔ)處理難度較大，費(fèi)用較高，滿堂支架施工難度較大。內(nèi)腔孔洞數(shù)間距不同，鋼筋布置不統(tǒng)一， 施工較為復(fù)雜等一些不確定因素導(dǎo)致施工質(zhì)量難以保證。
1．2方案二：多個(gè)異型板進(jìn)行拼寬設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介：將已有空心板粱優(yōu)化成多個(gè)異型板，通過多個(gè)異形板之間鉸接來滿足變寬的需要。
方案評(píng)價(jià)：該方案能滿足該橋的變寬設(shè)計(jì)要求。但變寬需要異形板形式較多，模板數(shù)量較多，施工預(yù)制難度較大。
1．3方案三：多肋梁
我們的空心板梁的截面雖然不是T型截面，但其受力模式歸根結(jié)底是一個(gè)T型截面梁的計(jì)算。從廣義上來講，工字形、箱形以及空心板截面，其正截面強(qiáng)度計(jì)算均可以按T形截面來處理。通常為方便我們計(jì)算，我們將一塊板梁等效成T梁或工字型梁進(jìn)行計(jì)算?，F(xiàn)在我們逆向考慮，將異形板簡(jiǎn)化成一個(gè)梁高等同的T梁，通過調(diào)整腹板的寬度來滿足單片梁的剛度要求單片梁之間進(jìn)行剛接，通過增加橫梁的個(gè)數(shù)來滿足橋面橫向的整體剛度與穩(wěn)定性。
老橋原梁板高75cm，由于老橋被加高過20cm，給我們采用多肋梁在剛度方面的設(shè)計(jì)提供了有利的條件。根據(jù)老橋的現(xiàn)有狀況，我們將設(shè)計(jì)梁高取為85cm，利用等截面換算的方法將現(xiàn)有空心板梁成T梁。利用其在橋梁中心線上投影跨徑不變的前提下，調(diào)節(jié)其與橋梁中心線的角度來滿足變寬的需要。
方案簡(jiǎn)介：
?。?）根據(jù)面積、慣性矩及形心位置不變的原則將16米的空心板等效肋梁，并對(duì)肋梁結(jié)構(gòu)斷面進(jìn)行優(yōu)化。
?。?）根據(jù)橋面寬度選定合適的肋梁懸臂長(zhǎng)度，并確定多肋梁片數(shù)。本設(shè)計(jì)兩片梁肋間距以小于等于150cm進(jìn)行控制，加寬部分采用13片肋粱。右圖分別是梁端兩個(gè)斷面。
（3）根據(jù)最大懸臂的肋梁及梁的片數(shù)采用剛接橫梁法計(jì)算橫向分布系數(shù)m，以該橫向分布系數(shù)下的肋梁進(jìn)行控制設(shè)計(jì)。
?。?）對(duì)單片粱進(jìn)行受力分析。
3、結(jié)論
通過以上三種方案的比選，最終確定多肋梁的設(shè)計(jì)方案為該橋的首選方案。多肋梁的設(shè)計(jì)歸根結(jié)底是一個(gè)T型截面梁的設(shè)計(jì)，由于其梁高較T梁小，肋數(shù)較多，故起名為多肋粱。在設(shè)計(jì)方面，多肋梁是對(duì)單片梁分析的，受力比較明確。在施工方面，多肋梁梁肋部分采用標(biāo)準(zhǔn)斷面預(yù)制，濕接縫部分采用現(xiàn)澆，通過調(diào)節(jié)梁肋長(zhǎng)度和現(xiàn)澆濕接縫的寬度來滿足橋面變寬的需要。多肋梁上部預(yù)制與現(xiàn)澆相結(jié)合可以保證施工質(zhì)量，上部與下部同時(shí)施工可節(jié)約施工工期，從總體上講節(jié)省了工程造價(jià)。
多肋粱在葉集主線收費(fèi)站變寬橋上的應(yīng)用，其施工簡(jiǎn)單，節(jié)省造價(jià)，施工質(zhì)量易控制的優(yōu)點(diǎn)得到很好體現(xiàn)，是今后中小跨徑橋梁加寬的一種很好的比選方案。
