斜交桥二次加宽设计探讨

2012-07-24曹卫军王敏鉴

四川建筑 2012年3期

关键词：桥面公路桥梁

曹卫军，陈松，王敏鉴

(中铁二局集团勘测设计院有限责任公司，四川成都610031)

某一级公路是成都市崇州市区前往崇州重灾区的运输干道，灾后重建，大量人员、物资、设备的运输必将进一步加剧道路的病害。因此它的恢复重建就有着特别重要的意义。

本文结合该公路灾后恢复重建工程中的桥梁加宽设计经验，对一座斜交石拱桥的二次加宽提出拼接方案，结合工程实际情况进行了综合比选，确定了合理、经济、美观的加宽方案，对以后其它公路桥梁的加宽拼接设计有一定的参考价值。

1 工程概况

四川省崇州市境内某公路跨河桥，位于线路直线上，设计荷载为汽车－20级，检算荷载采用挂车－100级。原桥为3×16m的上承式石拱桥，斜交角85°。桥梁横向布置为0.5 m+16.7 m+0.5 m，双向设2%横坡，下部结构为明挖扩大基础，于上世纪80年代竣工投入使用。

随着我国交通事业迅速发展，公路交通运输量不断上升，原桥通行能力不够，成为了该公路运输线上的“瓶颈”，为了提高桥梁的通行能力，上世纪90年代末进行过一次加宽改造，采用的是两侧拓宽改建法，加宽桥梁为3×16 m预应力混凝土空心板，板长16.4 m，下部采用明挖扩大基础，按正交拼装方式进行加宽，由于既有石拱桥有斜交角，形成了现在的“锯齿状”桥面。加宽后的桥面横向布置为0.5 m+22.7 m+0.5 m，见图1。

图1 一次加宽后平面(单位:m)

根据区域资料结合场地钻探及工程地质测绘，表明桥位场地范围内无活动断层、泥石流、滑坡、崩塌等不良地质现象，场地地形平坦，区域地质稳定性良好。

2 旧桥评价

“5·12”汶川大地震对基础设施产生了不同程度的破坏，给灾区人民的生产生活带来了诸多不便。为了保证这条公路的正常运营，给重灾区灾后重建时大量人员、物资、设备的运输提供有力保障，委托有相关资质的公司对旧桥进行了一般检查。检查结果表明:桥梁技术状况评定等级为一类，外观检查未见破损，桥梁总体质量状况良好。为了更好地养护既有桥梁，建议清扫伸缩缝内砂土，疏通泄水孔，又对标线磨损、模糊不清的地方进行重新涂刷，使其发挥引导交通作用，在此桥两端按汽－20、挂－100标准设置限重标志。

3 二次加宽标准与原则

3.1 加宽设计标准

为了与桥梁既有部分承载力相匹配，桥梁加宽部分设计荷载等级按《公路桥涵设计通用规范》[1](JTJ 021－89)汽车－20级设计，检算荷载采用挂车－100级，单向设2%横坡。

根据现行的1∶400万《中国地震烈度区划图》，查得本区段的地震基本烈度为Ⅶ度，设计基本地震加速度值为0.1g。根据《四川省交通厅关于对地震灾区高速公路及国省干线公路恢复重建工程调查、检测、评估和设计工作安排的补充通知》查得，崇州市的地震基本烈度为Ⅶ度，建议设防参数地震峰值加速度值为0.15g。

3.2 加宽设计原则

公路桥梁设计应符合技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求，同时还应满足美观和环保的需要，并考虑因地制宜、就地取材、便于施工和养护等因素[2]－[4]。

(1)为了保证该公路的正常运营，提高其通行能力，又能克服灾后重建资金短缺的问题，以尽量利用旧路旧桥为原则，进行路线平纵横设计。

(2)加宽拼接的方式原则上采用上部构造连接，下部构造不连接[5]。

(3)加宽拼接桥梁设计时应结合全线方案设计的总体思路，充分考虑当地社会、人文环境相协调，与周围自然、人文景观融为一体的设计理念，尽量减少对原有自然环境、植被的破坏、保护生态环境、减少水土流失、尊重当地社会、风俗习惯。

(4)加宽设计时，位置、形式的选择尽量与周围地形相适应。其孔跨、孔径要根据河流的形态、设计流量、施工技术及后期养护条件等因素确定，以免破坏原有河道。还应避免水流对岸坡的冲刷，必要时设置实体防护，以利于水土保持。

(5)重视环境保护和景观建设，在考虑工程造价、社会效益的同时，应重视生态保护，坚持“环境优先”、“少伤多保”的原则，使工程建设与自然环境和谐统一。

4 桥梁二次加宽设计

为了与原有线路两侧对称加宽的方案相适应，二次加宽采用了两侧拓宽的改建方案。拓宽形式采用拆除原混凝土护栏，两侧加宽设相对独立的辅助车道来拓宽旧桥桥面。加宽后桥面宽38.5 m，横向布置为:0.5 m护栏+4.0 m辅道+2.5 m分隔带+3×3.75 m行车道+2 m中央分隔带+3×3.75 m行车道+2.5 m分隔带+4.0 m辅道+0.5 m护栏，左右幅均设2%横坡。桥面铺装为:7 cm厚沥青混凝土铺装+防水层+10 cm厚C40混凝土铺装现浇层。施工方式为现浇满堂支架施工，加宽部分和既有桥之间通过无缝式伸缩缝连接，见图2。

图2 二次加宽后平面(单位:m)

4.1 上部结构加宽设计

由于原三跨石拱桥为斜交桥，第一次加宽采用了正交加宽，加宽后形成了“锯齿状”桥面，给二次改造加宽带来很大困难。也对桥梁的美观产生了负面影响。“锯齿状”部分加重了桥梁自重，对拓宽道路也没有发挥作用，经济上亦造成了很大的浪费。

根据线路平面线形，本次加宽亦采用两侧加宽进行改造，加宽后桥面宽度为38.5 m，桥梁全长53.68 m。为了消除第一次加宽留下的外观缺陷，本次加宽上部6片梁体平面形状均为梯形，采用3×16.44 m预应力混凝土现浇变宽异形空心板梁，按A类部分预应力混凝土构件设计。其中梁高0.9 m，跨中顶底板厚度0.15 m，腹板厚度0.25 m。

为避免桥梁新老基础不均匀沉降引起桥梁连接处开裂，并考虑到尽可能减小对既有桥面的影响，降低施工难度，行车舒适性以及方便后期维护等因素，本次加宽在新老桥面交界处沿“锯齿”方向设置了施工方便，成本低廉，能适应不断重复的温度和荷载作用而产生位移的无缝式伸缩缝。伸缩缝安装时要严格保证施工质量。

4.2 下部结构加宽设计

考虑到减小对现有桥梁基础的影响和减小二次加宽部分基础沉降，本次加宽拼接桥梁下部结构采用桩柱式桥墩和桩帽式桥台，基础均采用钻孔灌注桩基础。左右幅每个桥台基础均采用直径1.6 m钻孔灌注桩基础;左右幅每个桥墩均采用直径1.5 m的独柱墩，基础均采用直径1.6 m钻孔灌注桩基础。根据地质构造，墩台桩基础均按摩擦桩基础设计。桥位处地震动峰值加速度值为0.15g，桥台盖梁上设置了厚度为50 cm的抗震挡块，在现浇板梁和挡块间设减震橡胶垫块。

本次桥墩加宽设计时，对上次加宽桥墩进行了局部凿除，使二次加宽和一次加宽的桥墩部分共用。这样即利用了原结构，又简化了施工程序，缩短了施工工期，降低了工程造价。