高速公路橋梁拼寬方案的選擇

高速公路橋梁拼寬方案的選擇

1加強自身的高速公路的改造、加近年來，隨著經濟和社會的快速發(fā)展，交通工具業(yè)的發(fā)展蓬勃發(fā)展。一些高速公路的運營能力無法滿足現(xiàn)有的交通量要求，交通事故頻發(fā)。同時由于土地資源緊缺,開辟新的走廊帶勢必占用大量土地資源且對環(huán)境造成不可避免的永久破壞。所以對既有高速公路的改造、加寬勢在必行。高速公路的改造、加寬主要集中在路基及橋梁路段,橋梁拼寬方案的合理確定對于保證施工順利進行、結構安全可靠、后期運營安全、維護養(yǎng)護成本起著至關重要的作用。近年來我國修建的高速公路橋梁上部構造本著經濟、節(jié)約、施工便利的原則,大都以板式橋梁為主,對于板式橋梁的拼寬方案主要有濕接縫連接、鉸縫連接、橫隔板連接、縱向橋面連續(xù)等拼接方式。本文針對板式橋梁的拼寬方式,結合施工、結構受力、運營及工程造價等影響因素,分析各種拼寬方案的優(yōu)缺點,合理選擇并應用于西商高速公路,以指導設計及施工。2通過對角橋設計的介紹和相應的計算方法的探討(1)板梁拼接寬橫向誤差調整原橋與加寬橋間由現(xiàn)澆混凝土濕接縫將其連接形成整體,原有橋梁懸臂部分鑿除,在空心板兩端各設一道橫梁,加強其整體性。為減少收縮徐變及基礎沉降的影響,加寬橋架設3～5個月后,再進行濕接縫連接,對新舊板梁拼寬設計的橫向誤差通過現(xiàn)澆段調整,如圖1。此類拼寬方式通過現(xiàn)澆濕接縫連接新老橋梁,計算時可根據(jù)實際上部板梁及濕接縫的剛度進行實體模型分析,確定實際的橋梁橫向分布系數(shù),再進行板梁的縱向計算。設計時也可采取選用鉸接板法及剛接板法求得的橫向分布系數(shù)的大值的簡化計算方法。(2)空心板滲移機制原橋外側邊板有懸臂時,需切除懸臂,鑿除原橋邊板外側腹板混凝土。架設加寬橋空心板時,與原橋間預留5～10cm距離,與加寬橋中板形成鉸縫,由現(xiàn)澆混凝土鉸縫將原橋與加寬橋連接形成整體,如圖2。此類橋梁拼寬方式通過在原橋腹板外側植筋后與新橋形成新的餃縫連接,受力明確,計算時橫向分布系數(shù)按鉸接板法確定。(3)橫向布置規(guī)律原橋與加寬橋間現(xiàn)澆混凝土橫隔板,其他部分橋面連續(xù),兩者連接形成整體。橫隔板設置在空心板端部并根據(jù)需要間隔3～4m進行設置,如圖3。此類橋梁拼寬方式主要是采用中橫隔板進行新老橋梁的連接,由于橫隔板在橋梁縱向布置道數(shù)較多,計算時可根據(jù)實際上部板梁及橫隔板的剛度進行實體模型分析,確定實際的橋梁橫向分布系數(shù),再進行板梁的縱向計算。設計時也可采取選用鉸接板法及剛性橫梁法求得的橫向分布系數(shù)的大值的簡化計算方法。(4)彈性材料搭裝原橋與加寬橋空心板間縱向橋面連續(xù)連接,加寬橋與原橋懸臂設置2cm縫,在2cm縫中填塞彈性材料(瀝青瑪蹄脂),見圖4。此類橋梁拼寬方式主要是采用橋面現(xiàn)澆層連接新老橋面,鋪裝層內設置均布鋼筋,新老結構獨自受力。設計時應特別注意老橋的邊梁的結構受力計算,必要時可切除原有橋梁的懸臂,減小邊板的活載效應。(5)比較不同的方案拼接方案對比見表1。3橋梁截面設計的原則(1)荷載等級與結構的控制由于拼寬橋梁一般均已使用了一定時間,且大部分橋梁的設計標準執(zhí)行的是《85橋梁規(guī)范》,荷載等級與結構的指標控制均與現(xiàn)有《04規(guī)范》存在差異。在確定拼寬方案前,首先應確定加寬設計的荷載等級及執(zhí)行規(guī)范,根據(jù)確定的荷載等級及相應規(guī)范對橋梁結構進行計算分析,若不能滿足確定的規(guī)范要求應對既有橋梁進行加固。(2)橋梁結構調查和分析既有橋梁的外觀特征能夠一定程度的反映橋梁結構的狀況,如混凝土外觀是否平整、表層有無脫落、梁身的裂縫、支座變形程度等,在進行拼寬設計時應首先對橋梁結構進行調查。對于典型橋梁還應結合荷載試驗、超聲波檢測等手段確定橋梁的現(xiàn)有狀況及結構性能。同時對橋梁結構進行計算分析,確定結構受力是否滿足設計標準。根據(jù)上述手段確定橋梁結構的劃分等級,并根據(jù)劃分等級進行相應處理。如受力不滿足設計標準則應進行加固處理或更換板梁;對于滿足受力要求但外觀破損的需進行養(yǎng)護處理等。在保證結構安全的前提下,必要時下可適當放寬結構受力指標的控制。(3)確定梁的拼接寬方案橋梁加寬時應綜合考慮拼接方案是否對原有橋梁的下部構造形式造成影響、拼寬方案的施工難度、工程規(guī)模及后期養(yǎng)護費用等因素后合理確定橋梁的拼寬方案。橋梁的拼寬應盡量考慮新老混凝土收縮徐變及新老地基的不均勻沉降的差異,施工時應盡量在拼寬橋梁架設完畢后3個月后進行新老橋梁的連接,以消除收縮徐變等因素對橋梁結構的影響。對于結構下部的處理以不破壞、少破壞為前提,拼寬設計時對于下部應盡量使新、老結構單獨受力,保證下部結構受力明確以避免基礎沉降對下部構造產生影響。4橋臺設計及施工西商高速在終點以商州樞紐互通順接藍商高速公路,存在多處橋、涵拼寬構造,主線高速K118+796.465處原有高速設1～20m簡支空心板橋,橋臺采用U型橋臺,地表1m范圍為種植土,1～10m為粗砂,其下為砂礫層。主線進行拼寬時,該橋左幅需加寬6.9m,右幅需加寬7.8m。調查得出該橋設計于2003年,2005年建成通車,采用《85規(guī)范》進行設計,橋梁混凝土外觀平整,梁身無裂縫,支座變形微小。同時通過對該橋計算,橋梁在按《04規(guī)范》進行驗算時由于車輛分布位置發(fā)生變化導致外側邊板承載能力不滿足要求,其余梁片均滿足承載能力要求。所有梁片抗裂不能滿足《04規(guī)范》要求?？紤]到本橋2005年通車,運營狀況良好,橋梁加固工藝繁雜,工程費用較多,設計考慮橋梁承載能力須滿足《04規(guī)范》要求,應力指標按《85規(guī)范》進行控制,橋梁整體設計執(zhí)行規(guī)范采用《85規(guī)范》。通過計算,在切除原橋邊板懸臂后,邊板受力滿足要求,同時由于互通范圍內空心板梁僅一處,考慮到模板加工困難,采用現(xiàn)澆箱梁進行拼寬,拼寬方式采用縱向橋面連續(xù)方式,見圖5。采用縱向橋面連續(xù)方式避免破壞原橋橋臺,箱梁懸臂與既有橋梁邊板不連續(xù),保證結構獨自受力,施工方便。同時考慮到新老橋梁的基礎不均勻沉降,對于新加寬部分采用U型臺+樁基礎的形式,避免沉降過大導致橋面產生縱向裂縫。5后期運營養(yǎng)護費用結合西商高速公路的典型實例,通過對板式橋梁的拼寬方式、設計原則及受力特點進行探討,得出如下結論:(1)板式橋梁拼接方案應綜合考慮既有橋梁的現(xiàn)有情況、結構受力情況、施工難易、后期運營養(yǎng)護費用等綜合確定。(2)橋梁拼寬前應合理確定設計標準、荷載等級,對于按《85規(guī)范》設計的橋梁尤為重要,必要情況下在滿足承載能力的情況下可適當放松設計控制指標。(3)拼寬橋梁施工時應盡量考慮收縮徐變、地基不均勻沉降對結構的影響,