论桥梁的拓宽方法与应用

　　摘要：随着我国社会经济建设的飞速发展,公路和城市道路的现代化建设也在加快进程。桥梁的拓宽工程将越来越多地呈现在我们面前，就如何做好旧桥拓宽改建工作是摆在桥梁建设者面前的一个非常重要的课题.大量早期建成投入运营的公路桥梁，服务水平已明显降低，难以满足日益增长的交通要求，存在严重的问题，如交通拥挤、行车速度减慢、交通组织困难、日常养护工作也难以正常展开，严重制约了快速通道的作用发挥，已成为公路运输线上的“瓶颈”,不利于沿线经济的长期可持续发展。本文首先介绍桥的概念，然后阐述桥梁拓宽的分类,然后具体分析桥梁拓宽方法,最后对桥梁拓宽拼接方式进行探析.
　　关键词：建筑桥梁，拓宽方法，横向拼接
　　前言：何谓“桥”是架在水上或空中便于通行的建筑物。其为形声字，它的“形”应该是木质结构，架在河上的连接两岸可供人们通行的建筑物。最早建设桥梁，只因两岸间河水奔腾，汹涌澎湃，若唯有渡船而过，多有不便。于是乎，建“桥”以横跨两岸，遂方便于百姓过河。但历史发展到今天，桥的含义已发生了重大变化，它不仅架在河上，还架在在陆地之上和峡谷之间，建桥的材料不仅有木质的，还有石材、钢筋混凝土等等。其作用之大——沟通了两岸的经济繁荣；增加了快速获得信息的渠道。桥梁拓宽形式有单边拓宽与双边拓宽两种，拓宽形式的选择应与原有公路路线的拓宽相适应。单边拓宽的形式，一般是平行原桥另建一座新的桥跨结构。双边拓宽的形式主要有增设独立边梁作为人行道，以及增设大边梁来拓宽旧桥桥面和提高旧桥承载力.。
　　一、桥梁拓宽可归结为三类
　　（1）旧桥桥面宽度与承载力均不足。新桥修建半幅后将交通引到半幅新桥，拆除旧桥，待新桥拓宽至全桥，将交通引向全桥。改造后，所有交通由新桥承担。
　　（2）旧桥桥面宽度不足。拓宽中，基本不改变旧桥结构，在旧桥的一侧或两侧建新桥，旧桥继续承担部分交通。改造后，新桥与旧桥结构是独立的。
　　（3）拓宽后，新旧桥的桥面铺装层连续摊铺，共同作用，为了行车安全舒适，须严格保证新旧桥变形协调。从桥梁结构的设计与施工角度来说，前两类拓宽与新建桥梁类似，本章不做重点阐述。下文的论述均是针对第三类桥梁拓宽。在研究桥梁拓宽方案时需要考虑的问题较多，如需要考虑原桥的技术状况、沿线的地质条件、合理的横向连接方式、新旧桥梁结构的变形协调、新旧结构的合理拼接时间以及在不中断原桥交通的条件下合理的新桥施工方法。拓宽桥与原桥之间横向连接方式是桥梁拓宽优劣的主要因素，一般情况下拟采用同跨径、同结构进行拓宽拼接；各桥梁根据实际情况可选用适宜的下构形式，河流、被交道与桥成斜交的，需要斜桥正做的可采用独柱墩形式。
　　二、桥梁拓宽方法
　　1、增设钢筋混凝土悬臂挑梁
　　这是最简便的桥梁拓宽改造方法，并可和其它桥梁加固补强法一并使用。当旧桥桥墩、台及基础完好，能够满足拓宽甚至提载要求时，可在主要承重结构的上部结构进行合理加固和提载后，拆除两侧栏杆和人行道板，凿除原桥面铺装层，重浇加强的钢筋混凝土桥面铺装层，相应增设人行道悬臂梁和车行道悬臂板，重新安装人行道板与栏杆，从而达到拓宽桥梁的目的。这种桥梁拓宽的方法适合于梁式桥与拱式桥，一般适用于双侧拓宽的旧桥拓宽。它的突出优点是不必拓宽桥墩，加固工作量小。
　　2、单边新建桥梁
　　当原有公路路线是以单边拓宽进行改建；或原桥已成为交通要道的“瓶颈”，亟待拓宽，且不能中断交通；或原桥弃之可惜，只能降低荷载标准使用等情况时，一般可采用在老桥的一侧新建桥梁，达到提高通行能力和承载能力的目的。
　　3、增设边梁或边拱
　　拆除一侧（或两侧）栏杆及人行道板后，在一侧（或两侧）增设边梁（或边拱肋），实现拓宽桥梁的目的。新增边梁与原主梁之间铰接，只承受自身恒载、人行道恒载与人群荷载，不承受原主梁传递的剪力，也不参加荷载横向分配。用这种方法拓宽桥梁时，应测量桥墩（台）顶宽度是否能放置新增的梁或拱肋，若不够，应进行墩帽（盖梁）的拓宽处理。
　　4、要增加主梁或拱肋的方法
　　一般用于需要拓宽桥梁又要提高承载能力的旧桥。其特点是，新增主梁或拱肋的刚度大于旧桥，以减小原桥主梁或拱肋的荷载横向分布系数，从而在拓宽桥梁的同时，提高桥梁的承载力。此方法需要同时拓宽桥梁墩台及基础，或靠近原有桥梁另外单独建造新拓宽部分的墩台。
　　三、桥梁拼接方法
　　在研究桥梁拓宽方案时需要考虑的问题较多，如需要考虑原桥的技术状况、沿线的地质条件、合理的横向连接方式、新旧桥梁结构的变形协调、新旧结构的合理拼接时间以及在不中断原桥交通的条件下合理的新桥施工方法。就具体方法来看，目前主要有上部结构与下部结构均不连接、上部结构与下部结构均连接、和上部结构相互连接、下部结构不连接。
　　①上部结构与下部结构均不连接
　　为使拓宽桥与原桥各自受力明确、互不影响，减小连接的施工难度，桥梁拓宽部分与原桥的上部结构和下部结构均不连接，新、老结构之间留工作缝，桥面沥青混凝土铺装层连续摊铺。该连接方案简化了施工程序，消除了连接的技术问题，但在汽车活载作用下两桥主梁产生不均衡挠度以及拓宽桥大于原桥的后期沉降，可能会造成连接部位沥青铺装层破坏形成纵向裂缝和横桥向错台，影响行车舒适性、安全性和桥面外观，增加后期的养护维修工作。
　　②上部结构与下部结构均连接
　　为使拓宽桥与原桥形成完整的整体，减小各种荷载（包括基础不均匀沉降、汽车活载、温度荷载等）作用下新老桥连接处产生过大的变形，减小上、下结构某些部位的内力，将拓宽桥梁的上部结构与原桥对应部位横向通过植筋、浇注湿接缝等方式连接起来，原桥下部结构的桥墩、桥台帽梁及系梁也通过植筋技术将钢筋和拓宽部分新桥相应部位钢筋连接，然后浇筑混凝土，将新老桥梁连为一体。沈大高速公路扩建工程中桥梁横向拓宽即采用了上述上、下结构均连接的拼接形式。
　　该方案优点是将拓宽桥、原桥之间联系成整体，拼接后桥梁整体性较好。同时，也存在如下不足：拓宽桥基础沉降大于旧桥，由此产生的附加内力较大，可能会使下部结构帽梁、系梁、桥台连接处产生裂缝；上部结构连接处也可能产生裂缝，导致使用功能下降，维修困难，外观不雅。若拓宽桥基础持力层位于坚硬基岩上，基础沉降值较小，新旧桥之间不会产生过大沉降差，该方案的不利影响不显著，可较好的发挥其优势。若基础持力层位于软土地基上，拓宽桥基础沉降明显大于旧桥，沉降持续时间较长，使用期间沉降不易稳定，则不宜采用该方案。
　　③上部结构相互连接、下部结构不连接
　　综合上述两个连接方式的优缺点，形成第三种横向拼接形式。第三种拼接方案的主要优点是：下部结构不连接，拓宽桥与原桥的下构内力相互不产生影响，上部结构连接对下部结构产生的内力影响很小。但是上部结构连接后由于新老桥梁材料特性的差异将产生附加内力，由基础沉降等原因产生的附加内力也使连接部位内力增大。以往工程中，常采用如下措施解决上述问题：为减小拓宽桥基础沉降量，拓宽桥梁尽可能采用桩基，并通过加强地基处理、增加桩长或桩径等措施尽可能减小基础沉降；原桥采用扩大基础时要注意新老基础间的协调性，必要时对原有基础进行加固；针对上构自身产生的较大附加内力，可通过连接部位增大配筋并改善连接结构形式来解决。上部结构相互连接、下部结构不连接方式已在多个扩建工程中采用。
　　四、结束语
　　总结以上三种典型桥梁拓宽方案：上部结构与下部结构均不连接，上部结构与下部结构均连接，上部结构相互连接、下部结构不连接比较各自的特点与适用条件。总结了国内外公路桥梁拓宽比较常用的上构拼接方法与下构拓宽方法，做为桥梁拓宽设计的参考。