摘要：本文以京沪高速公路改扩建工程为工程背景，通过对桥梁改扩建拼接设计方案进行比选研究，确定了最优桥梁拼接设计方案；结合工程实际，阐述了高速公路简支板梁桥采用铰缝和湿接缝两种连接方式的优缺点，提出了两种连接方式的适用范围。
关键词：高速公路改扩建工程；简支板梁桥；铰缝；湿接缝
1 工程背景
既有京沪高速公路新泰枢纽至临沂段1999年建成通车，临沂至红花埠（鲁苏界）段2000年建成通车，设计速度120km/h，路基宽度28.0m。原设计技术标准采用《公路工程技术标准》 JTJ01-97中高速公路标准，双向四车道。改扩建工程采用《公路工程技术标准》（JTG B01―2014）规定的高速公路标准建设，双向八车道，路基加宽后宽度42m。桥梁设计荷载为公路-Ⅰ级。根据路线的总体改扩建方案，桥梁主要采用两侧拼宽、改造利用、分离新建三种加宽方式，本文主要针对两侧拼宽空心板梁桥的连接方式进行分析研究。
2 桥梁拼接设计方案
桥梁的拼接设计方案的合理确定攸关桥梁改扩建工程的成败，也是工程方案论证中的核心内容，采用何种拼接设计方案，对桥梁改扩建工程的施工难易程度、工程质量、使用效果和工程造价均会产生举足轻重的影响。因此，需要在既有桥梁改扩建工程经验的基础上，进行详细的调查研究，结合本项目实际情况，通过科学论证和认真比选，确定先进适用、安全可靠和经济合理的桥梁拼接设计方案。
方案一：上部构造、下部构造均不连接
此方式为桥梁加宽部分与原桥的上部构造、下部构造均不连接，新老结构之间留工作缝，桥面沥青混凝土铺装层连续摊铺。此种连接方案优点：加宽桥与原桥各自受力明确、互不影响，简化了施工程序，减小连接的施工难度，基本不影响原高速公路交通。缺点：汽车活载作用下两桥主梁产生不均衡扰度以及加宽桥大于原桥的后期变形，将会造成连接部位沥青铺装层的破坏，从而形成纵向裂缝和横桥向错台，影响行车舒适性和路容美观，增加后期的养护维修工作，大大增加了维修费用。
方案二：上部构造、下部构造均连接
将加宽桥梁的上部构造与原桥的对应部位横桥向通过植筋、浇筑湿接缝方式连接起来，原桥下部构造的桥墩、桥台盖梁及系梁也通过植筋技术将钢筋和加宽新桥相应部位钢筋连接，然后浇注混凝土，使新旧桥梁连成整体。此种连接方案优点：加宽桥与原桥形成完整的一体，减少各种荷载（包括基础不均匀沉降、汽车活载、温度荷载等）作用下新旧桥连接处的不均衡变形，减小上、下部结构的附加内力。缺点：新桥与原桥的上部混凝土梁变形（如混凝土收缩、徐变等）不一致，加宽桥基础沉降大于原桥基础沉降，由此产生的附加内力较大，易造成下部构造的盖梁、墩台连接处产生裂缝；同时上部构造连接处也可能出现裂缝，影响行车、桥面美观性，增加维护工作量。而且，下部结构采用植筋技术工程成本高，植筋过程中有时需拆除原桥主梁，对原高速公路交通影响较大，施工也十分繁琐。如果在软土地区采用这种连接方式，出问题的概率大大增加，因而技术风险较高。
方案三：上部构造相互连接、下部构造不连接
本方案综合上述两种方式的优缺点，采用加宽桥与原桥上部构造横向相互连接而下部构造不连接。此种连接方案优点：新桥与原桥上部结构连接，形成整体，有利于上部结构受力、行车舒适及路容美观；下部结构不连接，下部各自受力，内力相互不影响，可以减少由于新桥与原桥的上部结构的变形不一致、新旧桥基础不均匀沉降，而产生的附加内力。缺点：新桥与原桥的上部材料的变形（如混凝土收缩、徐变等）不一致，加宽桥基础沉降大于原桥基础沉降，由此产生的附加内力不可能完全被克服，还是对结构有一定的影响，施工时对施工工艺、施工组织的要求较高，通车也有一定的影响。以上三种方式的优缺点比较详见下表。
综合比较，本项目确定采用“上部构造相互连接、下部构造不连接”的方式进行拼宽连接。
3 空心板桥梁上部连接方式比选研究
根据即有改扩建项目的工程经验，在桥梁拼接设计中，新老桥基础不均匀沉降将引起连接部位开裂，故控制新老桥基础的不均匀沉降，减小混凝土龄期差异产生的收缩徐变附加内力是桥梁拼接设计的关键。设计中通过增大桩径，延长桩长，拼接前堆载预压等措施控制不均匀沉降；通过合理的施工组织设计，尽量延长拼接时间，同时在湿接缝位置采用收缩补偿混凝土等方案减小混凝土收缩徐变影响。
方案一：拼宽结构采用预应力混凝土空心板，新旧结构通过现浇湿接缝连接。
首先安装新拼宽部分桥梁预制空心板，并浇筑水泥混凝土现浇层；切除旧桥护栏，拆除原桥外边板，铲除原桥沥青混凝土桥面铺装并植入连接钢筋，凿除原现浇层，更换原桥外边板，浇筑新旧桥湿接缝，重做旧桥铰缝及整体化混凝土，摊铺沥青混凝土桥面铺装。
方案一 新旧板之间湿接缝连接图
方案二：拼宽结构采用预应力混凝土空心板，新旧板通过铰缝连接。
该拼接的施工流程为：（1）凿除旧桥沥青砼铺装和混凝土调平层，拆除旧桥外侧护栏。（2）切除旧桥边板悬臂，新旧板之间留1cm铰缝，对旧边板凿毛处理，通过铰缝连接新旧板。（3）在旧板顶板植筋，新旧板整体新做15cm厚混凝土现浇层，新旧板接缝处设置横向加强钢筋。（4）摊铺沥青混凝土铺装及安全附属设施。
方案二 新旧板之间铰缝连接图
方案一无需对原墩台盖梁进行凿除和改造，可避免对原墩台盖梁的损伤；对新板与原板的横向误差可以通过现浇湿接缝来调整。但其现浇湿接缝的收缩徐变、新旧桥的不均匀变形产生一定附加内力、上部板的拼接施工较复杂，造价相对较高。拼接后原边板位置中板横向分布系数较大，受力较为不利。但是湿接缝连接对新老桥不均匀沉降的适应能力较强。方案二上部板拼接施工相对方便、造价较低，新旧板之间为弱连接，附加内力相对小。但需对原墩台帽的端部进行切除，对平曲线上桥梁、施工误差等适应性较差。铰缝对新老桥不均匀沉降的适应能力较差，只能靠整体化铺装层进行调节。综合考虑本项目南北段的地质情况变化较大，最终本项目在北段地质条件较好，不均匀沉降较小路段的桥梁采用铰缝连接，对于南段地质条件较差，不均匀沉降较大的路段采用湿接缝连接方式。
4结语
通过对国内已经实施的改扩建工程进行考察调研，对桥梁改扩建拼接设计方案进行了比选研究，确定了上部构造相互连接、下部构造不连接的桥梁拼接设计方案；通过对简支板梁桥上部构造连接方式的综合必选研究，确定了铰缝连接和湿接缝连接两种连接方式各自的使用范围。希望对以后的工程设计能起到一定的借鉴作用。
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论文作者:王同卫
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/9/12
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