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城市桥梁拼宽设计方法的探讨

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发表时间:2021-08-25 19:25作者:建筑分院来源:云南省城乡规划设计研究院网址:http://www.yncityplan.com


在城市道路拓宽改造中,对旧桥进行拼宽加固设计是国内较为常用的桥梁改造方法之一,在桥梁拼宽设计中,需综合考虑各方面的条件及影响因素,采取合理的拼宽方案及技术措施,以取得良好的社会经济效益。

作者:史玉保


随着城市的快速发展,交通量激增,现有道路断面已无法满足交通量的发展需求,城市既有道路拓宽、改造是缓解交通压力的有效方法之一,在城市道路拓宽改造过程中,旧桥拓宽成为道路改造中的难点之一。本文通过我院设计的富民县螳螂川桥梁拼宽加固设计,为同类型的桥梁扩宽改造提供借鉴参考。

一、桥梁设计概况

1、旧桥概况

旧桥建成于2003年,桥梁上部为3-20m预应力空心板桥,结构简支,桥面连续,桥梁与河道斜交,斜度为35°

旧桥现状照片

(1)汽车荷载等级:设计荷载为汽车-20级,验算荷载为挂车100;

(2)车道数:双向两车道;

(3)桥面宽度:0.50m(护栏)+11.00(行车道)+0.50m(护栏)=12.00m;

(4)桥梁跨度与空心板尺寸:桥梁标准跨径3×20m,预制空心板内孔为单圆孔,直径62.5cm,空心板高90cm,宽99cm;

(5)混凝土强度:空心板、铰缝、整体化现浇层均为C50混凝土;

(6)桥面铺装:实测桥面铺装平均厚度为15cm沥青混凝土;

2、拼宽桥梁设计概况

拟建拼宽桥梁设计结合道路横断面布置形式,采用双侧拼宽形式

进行设计,且采用与旧桥一致结构形式和跨度,为3-20m预应力空心板桥,结构简支,桥面连续,桥梁与河道斜交角度为35°

(1)汽车荷载等级:城-A级;

(2)车道数:双向六车道;

(3)桥面宽度:0.50m(护栏)+2.50m(人行道)+3.50m(非机动车道)+10.75m(机动车道)+10.75m(机动车道)+3.50m(非机动车道)+2.50m(人行道)+0.50m(护栏)=34.50m

(4)桥梁跨度与空心板尺寸:桥梁标准跨径3×20m,预制空心板内孔为矩形孔,空心板高95cm,宽124cm;

(5)混凝土强度:空心板、铰缝、整体化现浇层均为C50混凝土;

(6)桥面铺装:采用10cm厚沥青混凝土铺装;

拟建拼宽桥梁断面设计如下图所示:

拼宽桥梁断面设计图(单位:m)


二、桥梁拼宽改造的方法

1、 旧桥检测评定

现有旧桥除桥面宽度较窄外,还面临荷载标准较低的问题,本次设计之初,对旧桥进行了全面的病害调查,以了解桥梁现状,确定桥梁健康状况,并通过桥梁特殊检测和承载力检算,评定桥梁的现有承载力,为桥梁扩建方案提供技术依据。

旧桥通过荷载试验及极限承载力检算,现有承载力能满足扩建之后的城-A级汽车荷载要求,故道路改扩建时,可保留旧桥的上、下部结构继续使用,同时与拓宽道路相配合,对护栏进行拆除,刨除沥青混凝土铺装和整体化现浇层,重做桥面铺装,通过桥面补强,提高旧桥安全储备。

2、 桥梁整体测量调查

完成对旧桥的调查测量工作,全面准确掌握旧桥的边缘坐标、桥面系标高,墩柱、桥跨设置位置及尺寸,详细了解旧桥管线架设情况,为后续的拼宽桥梁设计收集基础数据。

3、 桥梁拼宽方案的选择

本次设计采用与旧桥一致结构形式和跨度,为3-20m预应力空心板桥,斜交角度亦为35°,以便于桥梁拼宽后形成统一整体,造型和谐美观。

常用的桥梁拼宽连接形式及特征如下表所示:


连接形式及特征一览表



连接方式

构造
受力特征
特点
不连接
利用伸缩缝或填缝连接新老构造
不传递内力,新老结构互不影响
受力明确,施工方便,桥面不连续,采用填缝后期维护量大
铰接
利用假缝处钢筋连接形成铰,或仅桥面板连接,受力状态类似铰
传递剪力,不能传递弯矩,新老结构影响较小
受力明确,可忽略新老结构间的互相作用,桥面连续
半刚接
采用深铰或加厚的桥面板连接
不仅能传递剪力,还传递部分弯矩
受力不明确,但较好地解决不均匀沉降引起的开裂,新结构对原有结构能形成一定的加固作用,桥面平顺
刚接
采用横梁或全断面连接
能传递剪力和弯矩
不均匀沉降影响较大,受力不明确,可以确保桥面平顺,连接技术难度大



本次设计桥梁拓宽形式采用拼宽桥梁上部结构与下部结构均不与旧桥相连;该方案拼宽桥梁与旧桥受力明确,互不影响,且施工方便,避免了新旧桥直接相连在不均匀沉降、混凝土收缩徐变、汽车荷载作用下产生的变形及裂缝。

三、拼宽桥梁设计要点

1、在桥面系设计中,拼宽桥与旧桥之间设置纵向伸缩缝,纵向伸缩缝能适应左右两部分的不同沉降(垂直运动)和沿桥梁轴向的错位(水平运动)。避免了整体摊铺沥青混凝土面层后在新旧桥交界处产生的纵向裂缝;

2、考虑到新建拼宽桥梁在运营期汽车荷载的作用下,梁体挠度变形、桥梁整体沉降量均大于旧桥,拼宽桥梁设计时充分进行了拼宽桥梁的沉降模拟计算,因旧桥桩基类型为摩擦桩,新建拼宽桥梁采用的摩擦桩桩长比旧桥要长。

3、新建拼宽桥梁靠旧桥侧边板需设置翼板,以满足拼宽桥盖梁挡块所占的横向距离,确保新旧桥桥面统一完整,同时翼板需做好强度及变形的核算。

4、因旧桥空心板梁施工工艺及精度问题,导致新建拼宽桥与旧桥相接处边板的翼板宽度有一定变化,在施工过程中,必须做到精确测量,精确控制。

5、桥面系标高设计过程中,应结合旧桥现状横坡、纵坡,进行桥面系的标高拟合,在满足桥梁排水坡向的同时,还应考虑旧桥桥面补强及面层铺装的影响。

6、城市桥梁在设计过程中不可避免的涉及到管线过桥问题,对于需过桥的管线需跟相关部门提前进行沟通协调,考虑到外挂管线对桥梁景观的影响,设计将过桥管线预埋至人行道下,管线预埋时应注意与桥面横向排水管的竖向关系。

7、桥梁拼宽后对桥下净空有一定影响,新建拼宽桥梁净空需满足洪水水位要求。

四、拼宽桥梁施工要点

1、施工前做好旧桥管线的调查工作,完成施工范围内的管线迁改工作。

2、认真复核拼宽桥梁与旧桥的坐标及高程关系,施工过程中做到精确控制,确保新建拼宽桥梁与旧桥准确衔接。

3、对新建拼宽桥进行预压,减少运营期车辆荷载对新梁沉降的影响。

4、做好交通组织方案,拼宽桥梁施工时保证旧桥的正常通行,待拼宽桥梁施工完毕后,封闭旧桥,分流交通至新桥,再对旧桥进行桥面补强及路面铺装。



编辑制作:云南省城乡规划设计研究院信息中心