高速公路桥梁加宽设计施工探讨
摘要:本文以某市高速公路改建工程为例,结合平面杆系有限元计算程序“桥梁博士”(V3.0.3版)的计算结果,分析了加宽桥梁的受力特点,论述了旧桥加宽设计中遇到的一些实际问题,并提出了一些解决方法,同时对加宽桥梁的施工要点和构造要求进行了论述。

关键词:桥梁加宽设计施工
1 引言
随着社会经济的飞速发展,一些建设于20世纪八九十年代的双向四车道高速公路交通量已远远超出设计通行能力,交通拥堵现象严重,迫切需要对其进行拓宽改造,而桥梁加宽由于受到新、旧桥梁之间相互作用的影响,其设计、施工与新建项目存在很多不同之处,成为改扩建工程中的重点和难点。

本文以某大桥加宽方案为实例,分析加宽桥梁的受力特点,并对其设计、施工要点进行论述。

2 概况
某大桥现况全宽25.5m,桥面净宽2×11.725m,上部结构采用2联4×35.5m预应力砼连续箱梁,下部结构采用Y型墩及重力式桥台,墩台均采用桩基础。

改造后桥宽为42.5m,在现况桥两侧各加宽10.4m(包括每幅各凿除现况桥梁悬臂板 1.9m),新建桥梁与旧桥拼接时采用上连下不连的方案,新旧桥上部结构连接处对旧桥悬臂板进行植筋,通过湿
接缝连接形成整体共同受力,下部结构分离,独立受力。

加宽前后上部横断面如图1、2所示。

取加宽后1m梁段进行横向分析。

设计计算设计依据为交通部颁发的有关规范、规定、标准:
>《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)
>《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)
>《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)
3 计算模型
采用平面杆系有限元计算程序“桥梁博士”(V3.0.3版)建立模型进行分析,共划分单元为83个。

结构离散如图3所示。

4 计算参数
(1)永久作用
①结构重力:一期恒载混凝土容重按26kN/m3计;横向加载二期恒载取为4.3kN/m;防撞护栏为9.5kN/m。

②混凝土收缩及徐变作用:按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)计算。

③翼缘板连接后新桥沉降:按2mm考虑。

(2)可变作用
①汽车荷载:横向布置最多车道数:5;轮压值70kN。

轮压分布系数如图4所示。

②汽车冲击力:按《公路桥梁设计通用规范》(JTG D60-2004)规定,冲击系数取1.3。

③温度作用:体系升温25℃、体系降温25℃,梯度温度按照《公路桥梁设计通用规范》(JTG D60-2004)的规定进行计算。

5 计算结果
(1)承载能力极限状态验算,结果如图5、6所示。

(2)正常使用极限状态验算,横向连接后新桥无沉降工况下,截面上下缘裂缝宽度如图7所示;横向连接后新桥有沉降工况下,截面上下缘裂缝宽度如图8所示。

6 结语
承载能力极限状态验算,满足规范要求。

正常使用极限状态验算,横向连接后新桥无沉降工况下,裂缝宽度满足规范要求;横向连接后新桥沉降2mm工况下,拼接段箱梁翼板上、下缘顺桥向裂缝宽度最大可分别达到0.31mm、0.29mm,不满足规范要求。

可见对于拼宽桥梁,连接后的新桥沉降是主梁翼缘及接缝能否满足抗裂要求的控制性因素,因此建议:
(1)施工中采取多种措施减少加宽部分桥梁桩基的沉降,严格控制
桩基基底沉渣土厚度。

对于摩擦桩,建议适当加长新桥的桩基长度,并对新桥桩基底部进行注浆处理,以减小新老桥间的不均匀沉降。

(2)控制上部拼接时间,尽可能在不均匀沉降完成后拼接,建议有条件时对新桥进行均载预压,并预压放置3～6月时间。

新旧桥拼接应尽量选择在车流量较少的夜间施工,施工时应封闭拼接侧的单幅车道,避免因车辆荷载作用引起的结构振动对湿接缝造成不利影响,保证拼接能取得良好的效果。

(3)加强箱梁相关部位的钢筋配置。

新旧桥连接处对旧桥悬臂板进行植筋,为保证技术性能要求,钻孔应采用尽量小的震动施工工艺,以保证不损伤原桥梁、板,并严格按照设计要求的植筋埋深和钻孔直径来控制钻孔深度和大小;植筋前钻孔要用刷子及清洁压缩空气清孔,并应满足植筋的干燥要求;植筋前应进行模拟植筋,对所用胶剂进行粘结抗拔破坏试验。

(4)注重施工过程中的沉降及裂缝观测,拼接施工完成后,待湿接缝达到强度后需要二次观测新桥的沉降,并检查拼接部位有无异常情况,如出现裂缝等,在桥面铺装前对已出现的裂缝进行压浆等修复处理。