山西省交通规划勘察设计院 030006
摘要：针对目前高速公路改扩建桥梁建设、设计过程中存在的问题，以实际工程案例，分析了高速公路改扩建中桥梁工程的设计原则及荷载标准，并提出了改扩建桥梁主线拼宽设计与主线拆除改造方案的设计要点，结果表明，高速公路改扩建桥梁设计人员要想保证新建桥梁与老旧桥梁拼宽科学合理，必须根据原高速公路桥梁设计的基本情况，对主线桥梁拼宽以及主线桥梁拆除改造进行针对性研究。
关键词：高速公路改扩建工程；桥梁设计；主线梁拼宽设计；主线梁拆除改造设计
引言
高速公路是社会化服务的公共基础设施之一，随着社会化生产水平、区域经济、国民经济和人们生活水平的不断提高，对高速公路的要求也随之提高；高速公路因其优越的使用性能，成为大众出行的优先选择。近年来交通车流量的大幅度增加，众多既有高速公路的通行能力已趋于饱和状态，导致交通拥堵和运输成本提高，从而在一定程度上制约经济的发展。为了提高高速公路的通行能力和服务水平，更好地服务于经济建设，部分高速公路的改扩建已迫在眉睫。
1高速公路改扩建桥梁设计原则
（1）严格按照国家及区域路网进行布局规划，明确高速公路改扩建原则“统筹规划，兼顾长远；注重实效，指标合理；节约资源，绿色环保；科学组织，安全实施”（2）高速公路改扩建桥梁拼接设计人员设计前要全面掌握旧桥的地质资料、竣工资料以及设计资料，并实地调查原有桥梁构造物的实际情况；科学的按照桥梁的荷载标准进行评估，利用评估结果，选择科学合理的实施方案，对原有桥梁进行加固改造或拆除重建。（3）当高速公路改扩建桥梁拼接设计人员制定桥梁拼接设计方案时，还要考虑到改扩建桥梁的可靠性与耐久性，同时，施工的方便性与可行性也是十分重要的因素，进而将后期养护费用降到最低。（4）为从根本上降低工程费用，要最大限度的利用原有构造物，并结合新、旧桥梁设计规范进行改扩建拼接设计；在进行桥梁拼接加宽设计时，要与原桥的结构型式、跨径保持一致，进而确保改扩建桥梁与环境相协调。
2设计标准
2014版的《公路工程技术标准》与之前的《公路工程技术标准》对桥梁荷载等级要求不同，在“14版标准”施行之前修建的高速公路桥梁荷载均采用的是原“标准”的荷载等级要求。因此，对高速公路桥梁实施改扩建时一直存在着桥梁荷载采用哪种“标准”的荷载等级之争。目前国内已实施的改扩建项目普遍采用了“老桥老标准、新桥新?标准”的原则进行设计。基于以上实际情况，本着“尽量利用现有桥梁、灵活运用规范”的原则，务实采用“旧桥旧标准、新桥新标准”的方法处理。对于拟采用拼接加宽方案的桥梁，应当采用现行汽车荷载等级标准对加宽后的桥梁进行整体验算和评价；对拼接加宽的原有桥涵部分进行验算、加固，使其极限承载能力满足现行标准要求，同时，在设计中还提出了有针对性的运营管理和维护措施。
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3高速公路改扩建桥梁设计要点分析
3.1荷载标准
随着我国新的公路设计规范与技术标准的颁布与实施，公路的设计荷载已经由最初的汽－超20转变为现在的公路－Ⅰ级；桥梁正常使用下所承载的作用力也随着社会经济的发展逐渐提高。然而，我国目前有很多桥梁是按照桥梁旧规范设计的，不能满足车流量和车辆对桥梁承载能力的要求。面对高速公路日益增长的车流量，本文主张结合新的桥梁规范尽可能利用原有桥梁，根据实际情况出发，新建桥梁采用新的规范标准，而旧桥采用旧的规范标准；改扩建桥梁拼接设计人员根据最新规范加固旧桥梁，提高原有桥梁的承载能力；根据原有桥梁规范确定桥梁的正常使用极限。
3.2主线桥梁拼宽方式
以某桥梁改扩建为例，原高速公路桥梁设计车道为4车道，改扩建工程桥梁设计要求为8车道，需要将其两侧各拼宽6.7m。对于上部结构，采用的拼宽方式是结合国内同类工程实施的拓宽方式，通常有铰缝连接、纵缝连接以及湿接头刚性连接三种方式。此过程，要充分考虑结构设计的整体性、耐久性以及可靠性。下部结构，单侧拼宽6.7m采用了双柱式结构形式进行连接。值得注意的是，如果改扩建的高速公路桥梁工程没有通航设计要求，新旧桥梁的下部构造无需连接；如果有通航设计要求的桥梁，新旧桥梁水中墩柱设计过程中应采用系梁连接的结构设计方式，以提高整个桥梁墩体结构的稳定性和抗撞能力。
3.3箱梁的拼接处理
新箱梁与旧箱梁的翼缘板用湿接缝连接，并设置横隔板。改扩建桥梁拼接施工时，先将翼缘板混凝土凿除，在保留原有钢筋的基础上，在毛腹板的外侧面植入部分钢筋，桥梁施工完成3 个月后，对横隔板与翼缘板湿接缝进行浇筑，这种桥梁施工方法较为简单，便于施工，能够确保改扩建桥梁的质量。
3.4主线桥梁拆除改造方案设计要点
3.4.1单侧便道
首先，在原有公路左侧或右侧建立10m宽的临时营运便道，并将原有公路上行和下行车辆引至便道，并指示上下行车辆在便道上单向2车道限速通行。其次，拆除左幅或右幅旧桥并挖除原有公路路基，并新建4车道桥梁和路基，将原有公路右幅或左幅车辆引至新建的左幅或右幅4车道路面上借道限速通行。其次，当右幅或左幅桥梁和路基建好后，再将借道车辆均引至新建双向8车道路面上通行。最后，拆除临时营运便道、便桥等和施工期间的交通指示装置。
便道通行速度的确定要根据工程所处的地形条件、原有公路结构物设置情况以及交通流量等诸多因素进行综合考虑。通常情况下，一般采用60或80km/h，且路基宽度为10m（桥梁宽度为9.5m）。便道与改建后的桥梁边线距离应满足桥梁施工和便道安全营运的要求，同时便道应预留施工车辆的进出通道，并综合考虑梁板运输和架设要求。
3.4.2双侧便道
首先，在原有桥梁两侧分别建设10m宽的临时营运便道，并将行驶在原有公路上的车辆引导到上下行附近的便道上。此过程，要限制车辆通行速度，以提高便道的耐久性以确保设计建设部分不受影响。其次，拆除原有桥梁并将原路基进行挖除，以新建8车道和新路路基。改扩建工程竣工验收后，将通行车辆导入双向行车的8车道，从而实现工程的改扩建目标。最后，再拆除临时的营运便道和便桥。
结束语
本文就高速公路改扩建过程中桥梁的设计原则、设计荷载标准的选取以及新旧桥梁的拼接方式和施工步骤、方法进行了探讨。目前，我国高速公路改扩建工程已进入高峰期，随着经验的积累、技术的进步和要求的提高；高速公路改扩建工程必然由简单考虑满足交通功能模式向综合考虑交通、生态、环境、经济、技术和社会影响等综合效益模式转变。因此高速公路改扩建工程有待工程技术人员进一步深入探索。
参考文献：
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[2]龚鸣，魏巍.高速公路改扩建桥梁拼接设计技术分析[J].黑龙江交通科技，2015，38（11）：124.
[3]雷剑.高速公路改扩建工程精细化管理关键问题研究[D].长安大学，2011.
论文作者:李海清
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/14
标签：桥梁论文; 改扩建论文; 高速公路论文; 便道论文; 荷载论文; 标准论文; 车道论文; 《建筑学研究前沿》2017年第35期论文;