浅谈桥梁改造方案设计

摘要：论述了贺江一桥改造的方案设计，首先确定了扩建比改建更可行。其次通过多方案的比较推荐对旧桥梁采用预应力砼刚构—连续组合梁桥加宽。采用砼刚构由于结构刚度大，变形小，动力性能好，技术成熟，施工方便，上部构造的施工不受洪水季节影响。通过对本桥的方案设计的阐述，希望对同类桥梁设计有一定的借鉴意义。

关键词：扩建 改建 方案比较

中图分类号： S611文献标识码：A 文章编号：

一、工程概况

贺江一桥建于1968年，为3-70m双曲拱桥，桥全长255.6m，桥梁全宽9.4m（7.0m主车道+2x1.0m人行道+2x0.2 0m栏杆），桥面纵坡为0%，设计荷载为汽―13，挂－60。旧桥上部主拱圈为6片拱肋，拱上设横墙、腹拱。下部构造及基础：片石砼实体墩身，沉井基础（水下砼封底、竹筋砼井壁、片石砼井盖及贫砼填心），两桥台均为砂浆砌片石台身，广州台基础为片石砼明挖扩大基础，梧州台基础为砼钻孔灌注群桩基础，片石砼承台。其中2#桥墩的沉井基础当时施工时在纵桥向有一定倾斜(根据竣工图纸得知)，利用墩身砼调平。

经调查发现：旧桥主体结构良好，梧州台锥坡砌体出现裂缝，局部砂浆脱落。1#、2#桥墩局部冲刷，两桥墩前后两侧面均出现多条竖向裂缝。个别主拱肋横系梁出现横向裂缝、局部蜂窝、破损；第3跨1#主拱肋局部破损；拱上砌体斜向裂缝，局部砌体砂浆脱落；大部分腹拱拱顶处出现横向裂缝，缝边砼局部破碎脱落。部分桥面板出现纵、横向裂缝，局部坏烂。

旧桥设计洪水位为25.25m，低于百年一遇洪水位（26.4m），在1994年和1998年两次特大洪水袭击中，洪水虽未淹没桥面，但已经基本达到拱顶（26.75m）位置，上游主拱圈顶及腹拱圈处淤积了许多漂浮物，旧桥险象环生。旧桥行车道宽7.0m，随着交通量的日益发展，由于行车道太窄，混合交通繁忙，堵车现象经常发生，作为连接新旧县城的唯一便捷桥梁已不适应交通量发展的需求。

二．桥址自然条件

1、地理位置：位于封开县城。贺江上。

2、地形地貌：封开县城为以南北走向为主的低山丘陵地带，县城地势低，大部分标高为19.0~23.0m（珠基系统）。

3、气候：本地区地处亚热带，高温多雨，年平均气温21.7゜C，1月平均气温13゜C ，7月平均气温28.5゜C ；年降雨量1427毫米，雨量分布不均，雨季集中在4～6月份，对大桥及引道施工有一定影响。

4、水文：2年一遇水位19.5m，5年一遇水位21.96m，10年一遇水位23.1m，百年一遇水位26.4m，(珠基)。

5、航道：桥位处贺江河床宽约250米，水面宽约160米（枯水位），水面处河床平均标高1.6m。贺江为VI级航道，设计最高通航水位采用洪水重现期2年一遇水位。

三．桥位工程地质条件

根据旧桥地质资料，河床地质从上以下依次为：亚粘土、粉细砂~中砂、淤泥质混粉砂、粗砂含卵砾石、强风化砂岩、中至微风化砂岩，覆盖层厚5~25m。

四．建设规模及技术标准

1、建设规模

根据目前旧桥结构状况暂时良好而桥下净空不够的情况提出两个建设方案：方案一（扩建方案）：暂时利用旧桥，在旁边新建一座桥梁进行拓宽；方案二（改建方案）：在旧桥旁边新建一座桥梁，建好后拆除旧桥上部构造、桥面系及下部桥墩，利用旧桥桥墩基础新建主桥桥墩及其它上、下部构造，跨径组合与新建桥梁一致。由于旧桥结构状况暂时良好并考虑到资金问题，现拟推荐方案一，即暂时利用旧桥进行扩建方案。对于洪水期间旧桥桥下净空不够，拱圈淤积漂浮物的情况，当地管理部门必须及时清理漂浮物，确保旧桥的安全。

新建贺江一桥长291.95m，桥梁总宽12m，横断面布置为：0.5m防撞墙+11m桥面+0.5m防撞墙。引道长382.51m，广州岸引道利用现有旧路，路基宽25.9m，横断面布置为：1.2m绿化带+2.5m人行道+1.2m边绿化带+0.55m路缘带+4x3.75m主车道+0.45m路缘带+1.2m边绿化带+2.5m人行道+1.2m绿化带。梧州岸引道路基由新旧桥总宽24.6m渐变至宽21.6m，横断面布置为：1.0m人行道+3.8~2.3m非机动车道+4x3.5m主车道+ 3.8~2.3m非机动车道+1.0 m人行道。引道为水泥砼路面。

2、主要技术标准

(1) 荷载等级：公路—I级；

(2) 地震动峰值加速度等于0.05g；

(3) 桥上最大纵坡：0.5 %；引道最大纵坡：4.54 %；

(4) 通航等级：VI级，单孔双向通航，通航孔净高：6米，侧高：4.5米，通航净宽：底宽40米，顶宽33米；

(5) 设计洪水频率：1/100。设计最高通航水位：两年一遇。.

五．路线平纵面

1、平面：经过实地勘察，分别选取在旧桥上游、下游进行加宽两个桥位方案进行比较。

桥位方案一（上游加宽）：旧桥中线往上游游偏移7.5m作为路中线，加宽桥边缘与旧桥间距为4.3m, 桥梁轴线与水流方向基本垂直，路中线与前后引道中线之间均采用小偏角导线连接，全线设置3个交点。该方案优点：拆迁数量较小，造价低；缺点：JD1、JD2平面线形稍差。

桥位方案二（下游加宽）：旧桥中线往下游偏移7.5m作为路中线，加宽桥边缘与旧桥边缘间距为4.3m，。桥梁轴线与水流方向基本垂直，路中线延伸到与两岸引道相交，全线设置2个交点。该方案优点：平面线形较好。缺点：由于旧桥在上游，旧桥净空满足不了1/100洪水位的要求，特大洪水期间，若旧桥被洪水顶托冲跨会对新桥安全造成难以估量的影响（需专门机构对此作出评估）。该方案拆迁数量较大，造价稍高（比方案一多333.7万元）。

2、纵断面：为了充分利用旧路，广州岸引道维持现有纵坡3.52 %不变，梧州岸引道纵坡为1.12%，桥梁上纵坡为0.5 %，全线共设5个变坡点，最大纵坡4.54%，最小坡长60m，竖曲线最小半径凸形为4000m，凹形为800m。

六．路基、路面

路基：广州岸引道路基宽25.9m，梧州岸引道路基由新旧桥总宽24.6m渐变至宽21.6m，行车道路面横坡1.5%。

路面：路面设计使用年限30年，路面采用水泥砼路面。新建路面结构层布置为：25cm砼面层+17cm水泥稳定碎石基层+18cm级配碎石底基层。加铺路面结构为：25cm砼面层+17cm水泥稳定碎石基层。

七．桥型方案

桥型方案一：跨径组合为：1×13m（预应力砼空心板）+（30+50+76.2+50+30）m(预应力砼刚构—连续组合箱梁)+3×13m（预应力砼空心板），桥梁总长为291.95m，桥面总宽12.0m，净宽11.0m。下部构造及基础：主桥桥墩采用空心薄壁墩，钻孔灌注桩基础；过渡墩及引桥桥墩均采用双柱式桥墩，钻孔灌注桩基础；广州岸桥台为双柱埋置式桥台，钻孔灌注桩基础；梧州岸桥台为薄壁台，明挖扩大基础。桥面设双向坡，坡度为0.5%，桥面标高比旧桥高0.84~1.51 m。主桥上部采用挂篮对称悬臂浇筑法施工。该方案的估算建安费为1991万元。优点是结构刚度大，变形小，动力性能好，技术成熟，施工方便，上部构造的施工不受洪水季节影响，造价低；缺点是在河中增加了两个边墩，对泄洪能力有所影响，外观较为单调，与旧桥外形不够协调。

桥型方案二：跨径组合为：1×13m（预应力砼空心板）+3×76.2m（钢管砼系杆拱）+3×13m（预应力砼空心板），桥总长为284.35m，桥面总宽12.95m。下部构造及基础：主桥墩及过渡墩均采用双圆柱式墩，钻孔灌注桩基础；引桥桥墩均采用双柱式桥墩，钻孔灌注桩基础；广州岸桥台为双柱埋置式桥台，钻孔灌注桩基础；梧州岸桥台均为薄壁台，明挖扩大基础。桥上纵坡为0%，桥面标高比旧桥高0.7~1.02m。主拱肋采用支架拼装法施工，首先分段预制主拱肋，在支架逐段安装拱肋，然后连接接头合拢。该方案的估算建安费为2629万元。优点是墩顶水平力小，上部构造建筑高度小，桥面较低，有利于城市规划，外形美观；缺点是上部结构受力及施工工艺比较复杂，施工质量较难控制，造价较高且养护费用较高。

桥型方案三：跨径组合为：1×13（预应力砼空心板）+3×70（钢筋砼箱型肋拱）+2×13（预应力砼空心板），桥长288.45m，桥面总宽12.0m，净宽11.0m。下部构造及基础：桥墩为重力式实体桥墩，钻孔灌注桩基础；主桥台为重力式桥台，广州岸为明挖扩大基础，梧州岸为钻孔灌注桩群桩基础；广州岸引桥台为双柱埋置式桥台，钻孔灌注桩基础；梧州岸引桥台为薄壁台，明挖扩大基础。桥上设双向坡，坡度为0.5%，桥面标高比旧桥高0.96~1.49m。主拱肋采用支架现浇法施工，首先搭好钢管桩支架及拱架，在拱架上焊接拱肋钢筋骨架后现浇混凝土合拢，最后浇注拱上立柱，铺设桥面系。该方案的估算建安费为2363万元。优点是与旧桥相协调，外形美观，后期维护费用少。缺点是支架施工期间受洪水影响较大，泄洪能力不够大，造价比方案一稍高。

结束语：随着公路桥梁建设高峰期的过去，维修改建工程将逐渐增多。通过本项目的方案设计，为此类桥梁改造工程积累经验，提供设计思路。

参考文献

【1】贾金春，陈凤山，桥梁工程设计计算方法及应用【M】，北京：中国建筑工业出版社。2010

【2】滕家俊，现代桥梁建筑设计【M】北京：人民交通出版社，

2008