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浅析桥梁加宽设计方法

2015-08-28付志平

卷宗 2015年7期
关键词:不均匀沉降设计方法

付志平

摘 要:随着我国经济的发展,公路交通量不断增长,对原有道路进行改扩建项目越来越多,设计中涉及到对原有桥梁进行加宽设计的项目越来越多,如何充分利用原有桥梁,选择适当的桥梁加宽方式进行加宽,是桥梁设计者面对的一个现实问题。本文借鉴沈大高速部分主线桥梁、鞍山市千山东路七号桥、建国南路杨柳河南北桥改扩建工程的成功经验,收集在改扩建工程中桥梁加宽设计技术方面的相关资料、综合了目前国内一些桥梁加宽的方法、分类及特点,对主要几种加宽模式进行简单分析,对其优缺点、使用情况进行了简单分析研究。从而提出桥梁加宽中有针对性地合理选择桥梁加宽方法。

关键词:桥梁加宽;上下部不连型式;不均匀沉降;设计方法

随着我国经济的快速发展,早期修建的公路,正面临着大修改造期的到来。有些公路路面宽度己经不能满足交通量迅速发展的要求。这些公路不仅需要正常的维修养护,同时需要进行改扩建。改扩建中由于桥梁完全重建费用较高,因此旧桥加宽成为道路改扩建中桥梁设计的常用方法。

桥梁加宽需要在原桥梁一侧或双侧进行加宽,桥梁加宽涉及到新建部分与原桥部分荷载标准、上下部结构尺寸不同等问题,进而带来了加宽桥梁中新旧结构之间的连接问题。

目前我国加宽桥梁新、旧结构之间的连接方式主要有三种:分别是上下部均不连型式、上下部均连接型式、上部连接下部不连接型式

1 上下部均不连型式

新、旧桥梁上部、下部构造之间均不连接,仅在新、旧桥之间留工作缝,然后桥面沥青混凝土铺装层连续摊铺。这种连接方式令新、旧桥各自受力明确、互不影响、简化了施工程序,回避了连接的技术问题。

这种拼接方式是在新旧结构间留一条纵缝,即新老梁和桥面铺装均不连。新旧桥梁完全独立,各自受力,可以避免由于新旧桥梁收缩徐变和地基沉降差异在加宽后桥梁上部结构中产生的影响。因此该方法多用于新建部分桥梁可为单独一幅或新旧桥梁间用分隔带分开的桥梁。另外,对于大跨径的连续梁桥,由于其收缩徐变差,不均匀沉降差及预应力反拱的影响较大,很难对连接面进行加固处理,通常也采用这种方法。

2 上下部均连接的模式

新、旧桥梁上部、下部构造之间均连接。新、旧桥上部梁板相邻之处,对应位置通过横向植筋、浇筑湿接缝连接起来:下部对应的墩台帽、系梁等也通过植筋连接,然后浇筑混凝土形成整体。这种连接方式令新、旧桥形成整体,减小了在荷载作用下二者连接处产生的变形。

这种加宽方式是在新旧主梁之间通过植筋,浇筑横隔梁等方法将新旧主梁连接在一起。连接的方法有主梁仅通过翼板相连和主梁通过翼板、横隔梁相连两种。采用这种方法也可以较好的避免桥面由于新老梁的收缩徐变差异和新旧桥梁地基的沉降差异而产生的变形差,保持桥面的平整,行车的舒适。但是因为新建主梁的混凝土收缩徐变和地基沉降变形受到原有主梁的约束,会在新旧部分中产生约束力。若约束力过大,超过连接处的抗力,会使连接处出现裂缝,导致结构的破坏影响到桥梁的安全使用。

3 上部连接下部不连接模式

新、旧桥梁上部构造之间连接,下部构造之间不连接,结合上述两个连接方式的优缺点,可以综合起来采用新、旧桥上部连接、下部不连接的方式进行连接。上部连接方式分两种,一种是上部梁板结构连接,即切割旧桥边梁挑臂混凝土,保留原钢筋或种植钢筋与新建桥进行铰接或刚接。浇注湿接缝并铺设桥面铺装钢筋连续并加密,形成上部连续的桥面结构。另一种是主梁不连而桥面铺装相连,即在纵缝左右一定范围内重铺桥面铺装,在纵缝上布置横向钢筋来实現新旧结构的连接。

采用这种方法可以使桥面保持平整,在一定程度上避免新旧主梁的挠度差对桥面平整度的影响。但是,在主梁不连的情况下,仅靠桥面板相连,连接面较为薄弱,若新老梁的挠度差较大,就会引起连接面的破坏,产生沿连接面的纵向裂缝。因此这种连接方式要求结构跨径较小,相对挠度差较小,否则桥面易开裂。另外这种连接方式也可用于新旧桥梁结构型式不一致的拓宽拼接桥梁,如旧桥为拱桥而新桥为梁桥的情况。

这种加宽模式的优点是新旧桥下部受力互不影响,上部连接对下部构造产生的内力影响很小。但是这种连接方式也有一些不足之处,对上部构造来讲,由于连接后新、旧桥的不均匀沉降和新老材料的差异而产生的附加内力会使上部构造连接处的内力增大。因此为减少不均匀沉降,加宽的桥梁应采取措施减少基础沉降。尤其对采用扩大基础的结构更应重视,必要时还须对原有基础进行加固。另外为减小加宽桥梁基础沉降量,加宽桥梁尽可能通过采用桩基础并适当增加桩长、控制上部拼接时间等措施减小基础沉降。针对上部自身产生的附加内力,可通过连接部位改善构造、增大配筋来解决。对下部构造来讲,由于彼此不连接,因此新、旧桥的下部构造相互不产生影响,上部构造对下部构造的影响也不大。

由于桥梁加宽的特殊性,以及旧桥所处地区的工程地质、水文地质等建设条件的影响,旧桥整体加宽必须结合原公路桥梁的设计标准、日常使用状况、扩建后设计标准,认真研究各种影响因素,并借鉴旧桥加宽的成功经验,做好加宽方案的选择。

实践证明,采用适当的加宽方式,恢复和提高旧桥的承载能力及通行能力,延长桥梁的使用寿命,满足现代化交通运输的需要,可节省大量投资,收到良好的社会经济效益,特别是对我市,甚至我省部分地区来说,这一点尤为重要;但同时在已加宽改造的桥梁上发现各种问题,如在新老桥的连接处出现裂缝,从而影响到改造后桥梁桥面行车舒适度问题等。因此,如何在安全、美观、经济、适用的原则下,做好桥梁加宽设计工作,保证桥梁的加宽方法的合理有效,是摆在桥梁设计者面前的一个重要课题。需要我们设计者在今后的工作中对桥梁加宽改造方法进行深入的研究,并不断总结、积累经验。

参考文献

[1]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62-2004

[2]刘来军 赵小星.桥梁加固设计与施工技术[M],人民交通出版社,2004

[3]王新.沈大高速公路加宽改造土程大中桥设计[J].辽宁交通科技,2003年01期

[4]李伟.沈大高速公路改扩建工程设计[C].高速公路扩建土程技术研讨会论文集,2004

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