桥梁拓宽技术探讨
2015-06-05
1 引言
目前，在大、中城市中，特别是省会等一级城市，随着日益激增的车辆需求，同时随着城市建设、改造的需要，城市道路“开膛破肚、贴膏药”现象较为严重，道路的服务水平日益下降，城市道路的拓宽改造亦越来越频繁。受既有桥梁使用期不长、改造工程工期较短、保通需求等因素的影响，桥梁拓宽技术越来越多的被用于城市道路拓宽改造工程中。
据调查，在桥梁拓宽改造设计中，大部分设计人员发现，桥梁拓宽改造的主要技术在于如何选择新、老桥梁纵向接缝的连接方式。
2 新、老桥梁纵向接缝的连接方式
新、老桥梁纵向接缝的连接方式常用的有分离、铰接、刚接三种连接方式[1-3]。
2.1 分离式
分离式衔接方式是指新桥与老桥为两个独立结构，上、下部结构均不连接。施工时，新老桥梁之间设置1~2cm宽的变形缝，上部结构缝内用木条及沥青填充，或设置纵向伸缩缝。
该方法在早期桥梁拓宽改造中应用较为广泛。它能很好的避免新、老桥梁基础不均匀沉降、温变、徐变等原因产生的附加内力问题，有效的解决了新、老桥梁不同的结构变形带来的不利影响，施工也较为简便，施工时基本上对老桥没有影响，能较好的解决保通需求。缺点是接缝处桥面容易开裂，进而影响行车安全、桥面美观，后期维护工作量较大；同时桥梁整体性较差，新、老桥梁无法共同受力。通常通过增加桩基长度、使新老桥梁结构材料选择一致、将纵缝设置于机非分隔带或人行道上、设置纵向伸缩缝、加强桥梁维护工作等措施予以解决。
2.2 铰接式
铰接式是指下部结构分离，上部结构桥面板、翼缘板通过植筋等方法使新、老桥梁结构通过钢筋连接、混凝土断开，在断缝处设置橡胶止水条，或钢筋、混凝土均连接但不作加强处理的一种连接方式。新、老桥梁竖向可以通过铰传递剪力，横向可以自由转动。
这种连接方式可以减少新、老桥梁基础不均匀沉降、温变、徐变等原因产生的附加内力，能较好的解决桥面开裂现象。但对于连接处铰的要求较高。连接铰容易损坏、耐久性较差等问题突出，较难解决。同时受保通需求，车辆行驶时，主梁的震动将对铰的施工质量产生不利影响。通常通过增加桩基长度、使新老桥梁结构材料选择一致等措施减少新老桥梁的变形差以改善铰的受力，提高铰的耐久性；通过半封闭施工等措施加强铰的施工质量。
2.3 刚接式
刚接式是通过植筋、在新老桥之间增设横隔板、粘贴钢板或碳纤维等方法将新老桥梁连接成整体的一种连接方式。目前常用的刚性连接包含两种方式：上部结构连接、下部结构分离；上、下部结构均连接。
该方法可以有效的解决新老桥梁基础不均匀沉降、温变、徐变等因素造成的桥面开裂问题，桥面平整顺畅，后期维护工作量小；桥梁整体性能好，可以很好的保证新、老桥梁整体共同受力。但由新、老桥梁结构变形、基础沉降不一致等因素产生的附加内力无法彻底消除，对桥梁整体结构产生不利影响；对施工工艺、施工组织的要求也较高，需封闭或半封闭施工，施工期对桥梁的通行能力将产生一定的影响。通常通过增加桩基长度、使新老桥梁结构材料选择一致、预压新建结构、延迟接缝浇注时间等措施减少结构附加内力。
3 常用桥梁纵向接缝的刚接式连接
刚接式连接在使用上性能较好，可以解决新、老桥梁基础不均匀沉降、温变、徐变等因素造成的桥面开裂问题，桥梁整体性较好，行车舒适性、安全性、美观性较好，可以解决（铰接）连接铰的耐久性问题。同时，装配式梁桥预制梁之间通过现浇湿接缝连接，其形式与新、老桥接缝类似，目前，虽然城市桥梁结构类型较多样化，但装配式梁桥仍为最常用的桥梁结构类型之一。随着城市道路交通量的高速增长，城市跨线桥、高架桥也被不断修建、扩建，受景观需求，此类桥梁多以现浇连续箱梁为主。
随着植筋、FRP技术等新技术、新材料的不断发展、完善，给拓宽桥梁刚性连接提供了可靠的技术保障[4]。下面就城市桥梁中常用的装配式空心板梁、小箱梁、T梁及现浇连续箱梁这几种桥型的纵向接缝刚性连接作个简单的讨论。
3.1 空心板梁
装配式空心板梁结构形式较为简单，跨径较小，跨径一般不大于20m，新、老桥梁结构预制板类型基本上一致，上部结构自身通过铰缝及现浇桥面层连接成整体，结构变形较小。根据空心板梁的上述特点，目前较常用的连接方式是：下部结构分离，上部结构将老桥边板换成中板，与新桥梁板铰缝连接，新、老桥桥面现浇层钢筋相互搭接，浇注成整体。由于上部结构变形较小，且新、老梁板变形也较为一致，新、老桥梁刚性连接后附加内力主要由基础不均匀沉降产生，为减少附加内力，可适当增加新建桥梁的桩基长度。
3.2 小箱梁（T梁）
装配式小箱梁与T梁虽然结构断面形式差别较大，但其施工方法较为接近，都是通过预制吊装、现浇湿接缝使桥梁连接成整体。为了保证主梁的抗扭能力及横向连接，T梁除了在跨端设置横隔梁外，在跨间也设置了横隔板。
小箱梁（T梁）跨径较空心板大，跨径一般在25~45m，新、老桥梁结构预制梁类型基本一致。小箱梁（T梁）新、老桥梁纵向接缝连接常采用现浇湿接头的连接方式：凿除老桥边梁翼缘50cm范围混凝土，将其露出的钢筋与湿接缝钢筋连接，在老桥边梁横隔板位置通过植筋与新桥横隔板连接，桥面混凝土调平层钢筋网相互搭接，浇注成整体。新、旧混凝土间可使用界面剂等来增强结合力。为减少施工难度，下部结构新、老桥梁通常不连接。一般也是通过增加新建桥梁的桩基长度来减少新、老桥梁不均匀沉降产生的附加内力。
3.3 现浇连续箱梁
现浇连续箱梁跨径组合较为自由，新建桥梁跨径布置一般与老桥一致，断面类型选择也基本类似。接缝连接一般为：凿除老桥箱梁悬臂翼缘50cm范围混凝土，将其露出的钢筋与加宽桥梁箱梁悬臂钢筋绑扎连接在一起，连成整体，并通过粘贴钢纤维或钢板进行加强处理；也可采用植筋的方式将新、老桥连成整体。为减少施工难度，下部结构新、老桥梁也通常不连接。
虽然新、老桥梁在结构断面选择上基本类似，材料类型也基本一致，但由于新、老桥梁结构宽度基本上均不相同，上部结构刚度不同无法避免，且桥长一般都较长，温变、徐变的影响不可能忽略不计，为减少结构变形、基础沉降不一致等因素产生的附加内力，可通过计算合理选择加宽桥梁箱梁断面尺寸，合理设置预拱度，减少结构变形差；预压新建结构，延迟接缝浇注时间；适当增加桩基长度等措施予以解决。
城市桥梁拓宽改造不可能长期全封闭施工，车辆通行时产生的震动将直接影响接缝混凝土的施工质量，施工前，应进行合理的施工组织设计，确保接缝的施工质量。
4结语
城市桥梁拓宽工程日益增多，目前常用的几种连接方式各有其优缺点，虽然刚性连接在后期使用中性能较好，但施工要求较高，城市桥梁施工环境、施工条件受限较多，涉及到具体工程，还是应结合现场实际施工条件，选择合适的拓宽连接方式。
