关于桥梁加宽设计的探讨

【前言】关于桥梁加宽设计的探讨由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。桥梁安全事关重大,在对桥梁加宽设计之前,一定要确保老桥能满足预期的使用要求,否则应予以拆除或进行加固处理。 1.1 广泛调查,认真听取管养单位的意见。规范的管养单位都有较为详尽的桥梁档案,且资料连续,他们的意见应作为基础资料充分考虑。 1.2 对加宽前后设计荷载有...

摘要：本文阐述了桥梁加宽的原则，并结合工程实例分析对桥梁加宽设计进行了分析探讨，供同行参考。

关键词：桥梁；加宽设计；探讨

中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号：

随着公路建设的不断发展和交通量的持续增长，公路改建项目亦越来越普遍，旧桥拓宽在工程建设中已不可避免。如何使新旧桥梁能够联合受力，并对旧桥的影响达到最小已是设计中的关键所在。因此，我们在工程建设中要不断总结，不断改进，不断完善。

1 桥梁加宽的原则

桥梁安全事关重大,在对桥梁加宽设计之前,一定要确保老桥能满足预期的使用要求,否则应予以拆除或进行加固处理。

1.1 广泛调查,认真听取管养单位的意见。规范的管养单位都有较为详尽的桥梁档案,且资料连续,他们的意见应作为基础资料充分考虑。

1.2 对加宽前后设计荷载有差异的,应委托桥梁检测机构进行科学检测评定。

1.3 确定合理的结构形式。对于上部结构,为避免运营期间由于新旧桥变形不一致而引起的纵向裂缝,设计应尽量采用与旧桥一样的上部结构,尤其新老桥上部结构的刚度不能相差过大。下部及基础形式选择应考虑施工过程对老桥影响,如避免基础开挖影响老桥稳定等,基础形式应以钻孔桩为首选,如果老桥为重力式墩台,设计时桩位应注意避开老桥基础襟边,并留出安全距离。同一桥墩可采用左右侧不对称布置桩位,也可以采用独柱墩。

2 数值分析

桥梁加宽就是在原桥梁的一侧（或两侧）新建桥梁或将原桥面一侧（或两侧）进行加宽，使行车道得到拓宽，从而满通需求。

2.1 工程背景

某简支梁空心板桥为 13m，桥面净宽为 8.0m，由于道路拓宽，现要求该桥桥面净宽加宽到净 12m，设计荷载在加宽前后均为公路Ⅰ级。拟采用以下方式进行桥梁加宽：单边加宽，新旧板之间铰接连接;单边加宽，新旧板之间刚接连接;双边加宽，新旧板之间铰接;双边加宽，新旧板之间刚接。加宽前后的横断面布置见下图 1～图 3。

图 1 加宽前横断面图

图 2单边加宽前横断面图

图 1双面加宽横断面图

2.2 建模与计算

桥梁是个空间结构，当汽车荷载作用在桥梁某个部位时，其荷载的影响将向周围传递，由空间结构的计算模型求出各截面的内力影响面，按最不利位置加载求出最大设计内力，这是十分复杂的。目前大多应用“荷载横向分布”的概念，把空间问题合理地简化为平面问题来解决。该方法先求出横向分布影响线，通过横向最不利位置布载求出各片梁的横向分布系数，横向分布系数在形式上反映的是活载分配到各片梁的比例关系，由该系数就可求出各片梁的最不利内力。因此要计算桥梁的承载力，分析各梁的受力情况，可以通过分析横向分布系数来实现。对桥梁结构进行有限元分析时，应根据桥梁结构型式及分析目的来选择合适的分析方法。对于本桥，结合桥梁结构特点先采用空间模型计算各梁的横向分布系数，再由此计算各梁的受力。计算其横向分布系数时，空心板可采用梁单元;原桥的各梁之间是依靠铰缝进行联系的，铰缝用刚性链杆 （截断横梁） 来模拟，将刚性链杆一个端点的转动约束全部放松;当梁板之间采用刚性连接时 （即横向采用较强大的连接方式），刚接的两板之间不能转动，其刚性链杆两端的转动自由度需全部约束。为求得横向分布系数，对原桥、单边 （双边） 加宽桥梁结构在不同连接方式下分别进行建模分析，根据互等定理将单位荷载分别作用于各片梁的跨中，可以得到原桥 1～5 号板的荷载横向分布影响线。图4 为原桥 1 号梁在不同加宽方式下的荷载横向分布影响线。在得到各梁横向分布影响线后，根据横向最不利位置布载，可以得到原桥的 1～5 号板在加宽前后的横向分布系数，具体数值见表 1。由表 1 可见，除了横向无联系的加宽方式外，其余的都使原桥各板的横向分布系数减小，即分配到原桥各板的荷载减少了，这说明新桥分担了部分荷载，使原桥的结构性能得到了改善，提高了其整体承载能力。旧桥的横向分布系数在横向采用刚接时，比采用铰接时下降得多，即刚接时提高的承载能力相应地大一些。

图 4 原桥 1 号梁在不同加宽方式下的荷载横向分布影响线

表 1 原桥 1～5 号板不同加宽方式下的横向分布系数

2.3 方案设计及结构数值分析

单边加宽与双边加宽相比，施工方便、工作量小，可以在不阻断交通的情况下施工，且桥梁结构整体性也好。由于该桥的加宽量较小，单侧加宽不会影响道路与桥梁连接线形的平顺性，且加宽前后桥梁的设计荷载不变，原桥的承载力也已满足要求，故决定采用单侧加宽、新旧桥之间铰接的加宽方式。由于是加宽桥梁，故桥梁的长度、跨径及桥面标高等必须与原桥相协调。新加主梁采用 13m 预应力混凝土空心板，宽 1m，共四片。下部采用钻孔灌注桩基础。为比较该桥加宽前后的工作性能，采用实体单元建模，计算加宽前后桥梁在恒载、汽（挂） 车纵向最不利布载下的最大变形、拉应力及压应力，结果如表 2所示结构在加宽前后的最大变形及应力的变化量很小，说明加宽后结构的工作性能是正常的，能保证加大交通量情况下的行车安全。

表 2 加宽前后结构在活载作用下的最大变形及应力

3 结论

随着经济的发展，全国公路运输事业迅猛发展，对道路的等级要求也越来越高。但许多旧桥的设计荷载较低，大多数桥面宽度过小，无法满足目前的交通需求，而重建桥梁费用高，且会引起交通中断，因此迫切需要对其进行改造，桥梁加宽则成为旧桥改造的常用方法。通过对某简支梁空心板桥在不同加宽方式下结构受力性能影响的计算分析，可以得到两点结论：一是通过有限元分析可以看出，经过加宽后，旧桥的受力性能会得到一定的改善，结构整体承载力得到提高;二是对于空心板桥，横向联系刚度能影响结构的受力性能。

参考文献：

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[2] 范立础.桥梁工程 [M] .北京：人民交通出版社，2001.

[3] 李国豪，石洞.公路桥梁横向分布系数计算 [M] .北京：人民交通出版社，2008.

[4] 王威，郗磊，张海龙． 东西高速公路旧桥加宽设计［J］． 中外公路，2010，29(4) ．