公路桥梁拓宽改建设计方案

1概述

某二级公路现状路基顶宽为12m，断面组成为:1．5m(土路肩)+9．0m(车行道)+1．5m(土路肩)，车行道为水泥混凝土路面，因路面狭窄，机动车道受沿线非机动车干扰较大，道路通行能力较低，需对其进行拓宽改建，结合用地条件并经多方案比选后，最终确定的改建方案为单侧拼宽7m，同时将路面改为沥青混凝土路面，以提高其服务功能，拓宽改建后仍维持原二级公路技术标准。

2桥梁现状

本工程范围内共有8座现状桥梁，根据跨径布置的不同，可分为两类，即单跨桥和多跨桥，上部结构均为预制板梁，梁长共有3种，即8m，12m和16m，其中8m板梁高52cm，12m板梁高52cm，16m板梁高75cm。单跨桥的桥台均为重力式并采用扩大基础;多跨桥墩为墙式墩，桥台为排架式，基础均为30cm×35cm预制打入方桩。

3技术标准

1)道路等级:二级公路，计算车速:80km/h;2)设计荷载:公路—Ⅱ级;3)新建桥梁结构工程的设计基准期为100年;4)桥梁结构设计安全等级为三级，结构重要性系数取为0．9;5)抗震设计:工程区域地震动峰值加速度为0．05g，抗震设防烈度为6度。抗震设防类别为C类，抗震设防措施等级对应的地震烈度为6度;6)桥梁结构的设计使用年限为100年，环境类别为Ⅰ类(一般环境);环境作用等级按照Ⅰ-B～Ⅰ-C类控制。

4老桥利用的可行性研究

根据总体设计方案，本工程采用单侧加宽7m的方式对老路(桥)进行改建，根据现场踏勘，除少数板梁有较严重病害，如梁底裂缝超限、混凝土脱落、钢筋锈蚀和外露等，绝大部分板梁的使用状态良好，基本无可见裂缝等病害。本着“安全、适用、经济、美观”的桥梁设计原则，改建工程应首先考虑老桥的利用问题，以下就老桥的上、下部结构及基础的利用问题分别进行论述:上部结构:根据收集到的竣工图资料，采用平面杆系有限元程序对上部结构8m，12m，16m板梁进行了验算，计算取用的汽车荷载横向分布系数按照铰接板梁法的计算，为满足调整路拱的需要而在现状板梁上加铺10．5cm钢筋混凝土铺装作为恒载考虑。计算结果表明，主梁在正常使用状态下的裂缝宽度、挠度，承载能力状态下的强度均满足使用要求。下部结构:按照现行规范对桥台和桥墩进行验算，均能够满足设计要求。基础:根据收集到的地质勘察资料，对重力式桥台扩大基础和桩基础分别进行了验算。对于重力式桥台的扩大基础，根据JTGD63—2007公路桥涵地基与基础设计规范第3．3．6条，经过多年压实未遭破坏的旧桥基，地基承载力容许值可乘以抗力系数1．5，据此，虽然为调路拱增加了桥面铺装的厚度，导致改建后桩顶反力有所增加，但地基承载力仍能够满足设计要求且留有一定的富余。另外，按照最不利工况对单桩承载力进行了验算，因当初设计时留有一定的富余，验算结果亦满足设计拼建后的单桩承载力要求。综上所述，现状老桥的上、下部结构及基础均能够满足使用要求。

5老桥拓宽改建方案

5．1上部结构及桥面铺装

老桥拼宽改建时上部结构的主要连接方式如表1所示。本工程的上部结构均为预制板梁，为提高行车舒适性并减少后期养护的工作量，推荐采用“铰接”的连接方式。根据总体设计方案，本桥为单侧拼宽7m，新的道路中心线与原道路中心线不重合(南移约3．5m)，而拼宽后的路面仍为双面坡，因此需要对原桥面铺装进行加罩处理，考虑到原铺装层已存在病害，本次考虑将其凿除后再重新加罩处理，加罩后的最大铺装厚度由原设计的8cm增加为18．5cm(局部)。另外，为在尽量少增加桥梁恒载的前提下，为提高行车舒适性及桥面防水性能，提高桥梁结构的耐久性，在新加罩的钢筋混凝土桥面铺装上铺设7mm薄层环氧抗滑层铺装。改建后的桥面铺装示意图见图1。

5．2下部结构

为使下部结构受力明确，同时尽量减少拼建桥对老桥的影响，拼建桥和老桥之间不连接。具体做法为:凿除南侧边梁上的栏杆，拆除边梁并更换为中梁，凿除原边梁悬臂投影面内的盖梁(或台帽)，与拼建的盖梁(或台帽)之间设置2cm变形缝，详见图2，图3。

5．3基础

根据调查，本工程范围内的现状老桥已经运营近20年，沉降已经基本稳定，为避免新、老结构间因差异沉降而导致路面开裂，必须采取措施降低新结构的绝对沉降值，显而易见，采用桩基础可以有效减小桥梁的绝对沉降，另外考虑到预制打入桩施工时难免对老桥结构产生不良影响(如沉降等)，因此推荐采用钻孔灌注桩，同时为更大程度地减少拼建桥的后期沉降，钻孔灌注桩均采用桩底后压浆工艺。

5．4减少差异沉降的措施

如前所述，控制新、老结构间的差异沉降是桥梁拼建工程的重要一环，因老桥已经运营多年，沉降已基本完成，因此控制差异沉降实际上主要是控制新建桥的绝对沉降，针对本工程的实际情况拟采用以下措施:1)后压浆:钻孔桩进行后压浆工艺，减少基桩工后沉降;2)后浇带:新桥板梁架设完毕后，桥面铺装暂时不与老桥连接，新老桥之间预留50cm左右后浇带;3)预加载:新桥进行压载，压载过程中不断观测沉降值，当一个月的总沉降量不超过2mm时浇筑桥面铺装后浇带，后浇带采用微膨混凝土，防止桥面出现收缩裂缝。

6结语

本工程为老路(桥)拓宽改建工程，为减少投资，充分利用了老桥结构，通过精细化设计，新、老结构间采用上部结构铰接，下部结构不连接的方案，并采取了桩基后压浆、桥面铺装预留后浇带、对新结构预加载等措施，极大地减小了新建桥梁对老桥的影响，目前该项目已经竣工通车，运营状况良好，可为类似工程提供参考。

作者：曹东 池俊 单位：陕西西咸新区城建投资集团有限公司 青浦公路工程有限公司