摘要：随着我国经济建设和城市道路桥梁事业的发展，旧桥拼宽建设项目越来越多，旧桥拼宽改造在工程建设中已不可避免。如何使新旧桥形成共同受力体系，尽量减少对旧桥的影响，确保桥面平顺、行车舒适是桥梁拼宽设计中的关键所在。本文基于高速公路扩宽桥梁设计研究展开论述。
关键词：高速公路；扩宽桥梁；设计研究
引言
随着经济建设的快速发展，交通量的需求不断增加，许多桥梁的设计负荷低，桥梁长，桥面宽度不足，交通流量逐渐饱和等问题，交通量的增加和现有道路容量不足之间的矛盾日益突出，增加现有道路的容量是当前的重要和紧迫的任务。为了解决承载能力不足的问题和增加交通量，经常选择加固、加宽、甚至拆除桥梁等措施。桥梁的拆除和重建一般违反资源浪费和低碳原则，旧桥的拆除过程会破坏环境，拆除旧桥的废混凝土会污染环境。桥梁剩余承载力仍较大的情况下，以原有桥梁为基础加固是更好的选择。因此，如果能充分利用这些古老的窄桥，将是节约大量建设时间和社会资源、保护自然环境、实现可持续发展战略的要求。
1桥梁拼宽设计原则
桥梁拼宽设计主要包含了原桥梁的利用、新桥梁的设计以及新旧桥梁的拼接。桥梁拼宽设计需充分考虑到工程的具体特点，选择合适的设计方案，以达到安全性、稳定性、耐久性的要求，统筹协调处理好各方面的工作。桥梁拼接基础条件是对原桥梁进行检测与评价，以满足实际运行的需要。拼宽施工的新建桥梁与原有桥梁结构连接的过程中，需进行整体性能的检测，以达到施工的要求。对于现有桥梁要进行全面检测，在加固或维修之后要达到使用要求。桥梁拼宽施工中，新建设部分也要达到设计方案的要求，上部结构形式与跨径都要和原桥梁保持一致。桥梁拼宽设计要参考原桥梁结构与现有桥梁部分的差异沉降，还要综合分析混凝土龄期、结构变形等问题。
2桥梁的拼接控制要点
2.1基础沉降差控制措施
采用上部结构连接、下部结构不连接的既有桥梁拼宽方案，新桥基础沉降过大会导致新桥与既有桥梁结合处混凝土产生较大的横向拉应力，这种拉应力超过结合部位混凝土的抗拉强度就会在结合部产生顺桥向裂缝。对桩基而言，基础沉降不外乎以下几个原因：桩基的弹性压缩、桩端土压缩变形、土的固结产生的沉降。对拼宽桥梁，既有桥梁基础的沉降已基本稳定，而新桥基础的沉降在上述因素作用下才刚刚开始，新桥与既有桥梁结构之间基础沉降差必然存在。基础沉降差对桥梁拓宽的上部结构受力影响较大，为在设计和施工中能控制基础沉降差对桥梁结构的影响，可通过加大桩径、增加桩长、提高桩身刚度、桩侧和桩端注浆、合理安排施工工序，在加宽桥梁拼接前架设梁板，放置一段时间后再进行拼接等措施来减小工后沉降。新桥与既有桥梁沉降差异控制：简支梁沉降差容许值一般为５ｍｍ，连续梁一般为１０ｍｍ。
2.2收缩徐变差控制
拼宽桥梁中包含了原有混凝土结构桥梁，其收缩、徐变已经达到极限，而新拼宽施工的部分混凝土结构收缩、徐变才刚开始，拼宽施工结束之后，组合成为整体结构，新结构的收缩与徐变会直接受到原结构的约束，拼装完成后内部结构应力会重新分布，对整个结构造成不利影响，需在拼宽施工完成之后，将附加应力限定在合理范围内，应用合适的方式保证其收缩、徐变差得以有效控制。当前最有利的方式是通过延缓上部结构拼接时间以及补偿收缩混凝土等措施进行应力控制。
3高速公路中小跨径桥梁加宽设计工作
为了减少工程造价，在城市道路拓宽改建中需对许多桥梁进行拼宽设计。因此，桥梁拼宽改造成了城市道路提升改造中一个重要难题。
对几种常见拼宽方式做了比较及分析，选择哪种做法需根据具体实际工程而定。桥梁拼接技术质量直接影响着行车安全及桥梁使用寿命，还需在今后的工作中不断总结经验，提高拼宽技术水平。我国高速公路新横岭中桥加宽设计项目，依据项目的总体要求进行加宽。在实施加宽设计的过程中，还需要遵循一定的设计原则，就加宽设计工作而言，需要遵循加宽设计原则，所设计的新横岭中桥，在跨径方面、桥梁结构、伸缩缝等方面的设计，都需要与原先的中桥保持高度一致，即，需要遵循相同的桥梁结构、相同的桥梁跨径、上连下不连接的原则进行桥梁的加宽设计。其中上连下不连，指的是新桥与旧桥的上部结构需要连接在一起形成整体的桥梁架构，在盖梁处提前设置隔离缝，使得两者互相不连接。在横岭中桥项目的建设过程中使用上连下不连的方式，不仅可以确保横岭中桥桥面连接处的平整性，同时，又可以让新桥以及老桥同时承受桥面的压力，可以有效避免中桥下部桥梁结构对于整个桥梁所形成的不良影响。在横岭中桥项目中，桥梁的上部结构相同、跨径相同、相同的受力模式、新桥与老桥受力保持高度一致，在这种情况下，有利于桥面横向压力的传递。
4桥梁拓宽
①混凝土桥梁的扩大和改造已经在国内应用了很多，其研究的主要影响因素是不均匀沉降和混凝土收缩徐变等，国内有很多学者研究了这些控制因素，有关混凝土桥梁扩建改造的研究已经初步成熟。但是，预应力效应及预应力损失等对旧桥和新桥受力性能影响的研究不多。②扩大江桥，在国内应用最少的事例只有福州市5月4日运动道路的高高架桥中的几座。在国外，钢梁桥的宽度改造有所应用，但数量不多，其研究的主要影响因素包括不均匀沉降和焊接变形、焊接残余应力等。高速公路钢梁桥宽幅改造的研究还需要进一步发展和应用。③钢-混凝土梁桥的扩建改造介于这两者之间，其扩建改造的应用实例较少，扩建前后的桥梁应力还将进行研究，其研究的主要影响因素包括不均匀沉降、混凝土收缩和焊接变形、焊接残余应力等。④公路桥梁加宽是一种适合使用、有发展前景的改造方法。
5相应效果分析
以某高速公路的空心板梁桥以及T梁桥为研究对象，通过计算横向分布系数，分析桥梁不同的扩宽截面形式对桥梁整体性能的影响以及对新旧桥梁连接铰缝处的剪应力和相对位移进行计算，根据项目特点和工程地质条件，为避免新旧桥梁产生较大沉降差，目前，桥梁加宽新旧桥梁之间常采用“上连下不连”的拼宽方式，新建部分桥梁下部宜采用桩基础，因此该桥梁选取了连接上部结构，分离下部构造的拼接方案，桥梁墩台扩宽尺寸与旧桥墩台尺寸一致，1)对比空心板和T梁板的横向分布系数，建议控制新旧桥梁的新旧比处于0.7～1.2，此时桥梁在扩宽后具有较好的整体性。(2)当新旧梁体的抗弯刚度较为接近时，铰缝处的剪应力和变形差值较小，此时的桥梁具有较好的整体性。(3)对桥梁扩宽后的力学性能进行分析，结果表明扩宽后的桥梁性能符合要求。
结束语
我国桥梁工程几十年前建成，已经不能满足正常交通需求的现有桥梁基础设施采用合理的拦截和改造工程技术，可以大幅度增加桥梁的交通量。但是目前我国的桥梁扩建建设技术还存在很多问题，必须从实际经验出发，积极改造原有落后的桥梁工程，通过先进科学技术提高桥梁工程的综合性能，确保其较强的稳定性和稳健性，以适应我国交通运行的要求。
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