张显显
中国公路工程咨询集团有限公司，湖北武汉430023
摘要：随着中国经济的飞速发展,居民物质水平的提高，我国车辆保有量越来越多，而现有的高速公路已无法满足日益增加的车辆通行需求，经常造成高速公路拥堵,故而高速公路改扩建将成为未来的发展趋势。桥梁设计将是改扩建设计中的重点，而桥梁改扩建设计的难点是如何协调新旧结构之间的关系。本文主要从桥梁改扩建的总体思路、技术标准、主要桥梁拼宽方式和具体工程实例空心板、T梁和小箱梁的拼宽方式进行研究，总结出目前较常用的拼宽方案，供后期设计学习探讨。
关键词：高速公路桥梁改扩建；拼宽桥梁技术标准；拼宽方式；拼宽原则
0引言
随着社会的进步和经济的快速发展,车辆的载重量和保有量都迅速增加，公路承担的交通量和荷载均在增加，交通量已经趋于饱，交通拥堵成为常态，不但影响车辆正常通行，而且极易引发交通事。我国前期修建的部分高速公路已达到设计交通量，急需改扩建来提高通行能力。然而桥梁的改扩建又成为制约整体改扩建方案的关键因素，因此需要对高速公路桥梁改扩建设计进行分析探讨，从而更好地优化我们在高速桥梁改扩建中的设计。
1高速公路桥梁改扩建关键技术探讨
1.1桥梁改扩建的总体思路
高速公路桥梁改扩建工程中，桥梁的扩建设计受到既有道路、构造物、航道规划、道路规划、扩建工程施工组织等诸多因素的制约，设计思想也因此有别于新建工程。桥梁扩建设计应以“技术领先、安全可靠、简单方便、耐久实用、经济合理”为原则。
改扩建桥梁设计的重点是处理好既有结构的利用及新结构和既有结构之间的关系，处理的方式会影响新建部分的设计方案。考虑新建部分和既有结构形式协调性、相互间受力影响等因素，新老桥的技术标准、结构型式、结构刚度、使用寿命等应协调一致，拼宽桥梁技术复杂，设计需要在全面了解既有桥梁结构的技术状况，施工、养护、运营、管理等情况基础上，考虑新建部分和既有结构形式协调性、相互间受力影响等因素，因此提出“统筹协调的要求”。
在保证桥梁结构安全可靠的前提下，尽量利用原有桥梁。在专项检测评价的基础上，根据状况评定结果、结构验算结论和技术经济比较，确定既有桥梁的直接利用、拼接加宽或拆除重建方案。
1.2改扩建桥梁的技术标准
遵循“旧桥旧标准、新桥新标准”的原则，新增的基础、墩台、主梁和拼接构造要求要采用现行标准设计，既有的桥梁结构在充分检测评估的基础上，对拆除重建、直接利用和改造利用进行综合论证，采用如下原则：
1、采用既有桥梁的原有设计标准和规定，对其进行评价和验算。当不符合原有设计标准的要求、或使用阶段技术状况较差时，采取拆除重建。
2、采用现行标准，对既有桥梁进行评价和验算。当满足现行标准的要求且使用阶段技术状况良好时，可直接利用。
3、当满足原有设计标准的要求且满足现有标准的承载能力极限状态要求，使用阶段技术状况良好时，也可直接利用。当满足原有设计标准的要求且使用阶段技术状况良好，但不满足现有标准的承载能力极限状态要求时，需进行改造加固，使设计承载力满足现有标准后方可再利用。
1.3改扩建桥梁拼宽方式
在桥梁改扩中，新结构与既有结构相互连接后，需要从构造措施上减少差异变形对结构的影响，同时新桥与既有桥梁外观能够协调，故拼宽部分结构和既有结构类型保持一致，使改造后的新旧部分相互协调，形成一个和谐的整体。
桥梁拼宽一般采用上部与下部结构均连接，上部结构连接、下部结构不连接或少部分采用上部与下部均不连接的方式。各种连接方式各有其优缺点：
1、上部构造与下部构造均不连接。
优点：新旧桥受力明确，施工难度较小，对原交通无影响，有利于交通组织。
缺点：新旧桥易错台，影响行车舒适及美观，增加养护维修工作。
2、上部构造与下部构造均连接：上下构均连接。
优点：形成一体，整体受力从而减少不均匀沉降。
缺点：附加内力较大，易产生裂缝，下部结构植筋工程量大，施工期对原交通影响大，同时后期维修困难。
3、上部构造连接、下部构造不连接。
优点：满足结构性能，同时又便于施工，施工对原交通影响小，下构不均匀沉降可通过技术对策降低影响。
缺点：下部结构各自受力，新桥与旧桥之间因材料差异、基础不均匀沉降等因素产生附加内力。
目前“上连下不连”的扩建方式得到普遍应用，具有较高经济、技术合理性，效果较好，特殊桥梁也可根据具体情况采用合适的拼接模式。各种类型桥梁可根据桥梁结构特点、建设条件等因素选用合适的下构形式，新建拼宽部分的基础原则上采用桩基础，减少不均匀沉降。
特大桥采用分离新建方式，考虑两侧分离和单侧分离两种方案，并处理好桥下净空、通航要求和景观要求等因素。事先对沿线的河道、灌溉、排洪等设施进行调查，确定其相应的高程。当上跨高速公路时，需考虑运营期维修罩面的预留空间，适当提高桥下净空高度。
1.4桥梁纵坡调整
桥面纵坡调整施工期会严重影响既有桥梁的通行，改扩建时，对于符合现行技术标准要求的路段，原则上桥梁纵面设计应与既有桥梁保持一致，对于部分纵断面必须调整的路段，需技术经济论证后，采用合适的改造方案，如采用整体顶升桥梁上构，调整梁端支承高度，从而调整桥梁纵坡。
1.5桥梁横坡调整
由于设计速度的提高，路线超高横坡值也需做相应调整，将对部分位于曲线上桥梁的横坡产生影响，如采用单侧加宽的方式则对横坡的影响更大。原则上检测后如果桥梁原有结构有足够的安全储备，尽量采用调整桥面铺装厚度的方式处理横坡变化的问题，如果横坡调整值比较大，则需采用轻量化调整桥面铺装厚度的方式，减轻桥面铺装的重量；对于分体箱、空心板、T梁，如果调整桥面铺装厚度已经不能满足横坡的需要，则需要顶升桥梁上构，调整梁端支承高度，该方式需要局部封闭交通。
2桥梁改扩建设计具体规定
1、应结合拼宽宽度、边板悬臂构造等因素，合理进行新建部分梁板的横向布置和上下部结构接缝设计；同时上部结构湿接缝宽度宜不小于20cm。
2、下部结构不连接时，同一梁板不应骑跨墩台分隔缝布置。
3、宜在既有横隔梁的对应位置设置横隔梁，新横隔梁与既有横隔梁之间宜采用刚接。
4、新建部分与既有桥梁之间接缝的施工宜在新建部分形成整体之后进行，横隔梁接缝的连接应先于桥面板湿接缝的连接。
5、应根据接缝设计，合理确定交通和施工组织方案，做好接缝施工方案设计。
3主要工程实例分析
3.1 空心板的主要拼接方式
主要拼接方式：首先凿除翼缘边缘50cm范围桥面板，然后在原边板连接部分植入钢筋，与之拼接空心板预留钢筋相焊接。新旧空心板设置铰缝连接。
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施工要求：为避免预制预应力空心板反拱度过大，预制梁存梁时间应控制在2个月内；为尽可能减少上部结构砼的收缩、徐变对拼接加宽效果的影响，浇筑完成桥面整体化层后，待新桥有一定的自然 沉降时间和收缩徐变时间，方可进行拼接缝钢纤维补偿收缩砼的施工。空心板拼接等待时间要求不小于3个月。
3.2T梁的主要拼接方式
主要拼接方式：采用翼缘、横隔梁均拼接的刚性连接方式，切除T梁现浇桥面板65cm宽，凿除25cm宽范围内的桥面混凝土，暴露原受力钢筋，并在翼缘植入钢筋，与新建部分桥面现浇层钢筋及翼缘预留钢筋相互焊接，与新建部分桥面板一起浇筑，形成统一整体。新建部分边梁横隔梁梁高部分预埋钢筋及预应力精轧粗钢筋，施工时先拧紧两边的螺母，再立好模板浇筑中间的横隔板及其余部位的混凝土，完成拼接部位的混凝土浇筑。
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3.3小箱梁的主要拼接方式
弱连接：在小箱梁翼缘设置纵向伸缩缝，其目的是使新桥和旧桥独自受力，不增加原桥的负担。
刚性连接：切除旧桥桥面板100cm，将旧桥小箱梁翼缘悬臂凿除50cm，暴露原受力钢筋，并在翼缘植入钢筋，与新建桥桥面板钢筋及翼缘预留钢筋对应焊接，与新建桥桥面板整体浇筑，形成连接。
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3.4沉降控制
桥梁拼接一般采用上部连接，下部不连接的方案。沉降差控制标准为5mm，桩长加长控制在5m左右，并提高钻孔桩清底沉降标准。尽量早上二期恒载，完成施工期沉降。
4 结语
本文对高速公路桥梁改扩建设计要点进行了系统分析，对各种拼宽方式的优缺点进行分析，以便在以后的设计过程中合理选择拼宽方式。同时用工程实例详细地对空心板、T梁和小箱梁各种拼宽方式进行了分析，并给出了目前改扩建设计中比较主流的做法，帮助我们在将来的改扩建项目中应用。
参考文献
［1］浙江省交通运输厅.高速公路改扩建设计细则 JTG/T L11-2014.人民交通出版社股份有限公司，2015.
［2］交通运输部公路局.绿色公路建设技术指南.2019.人民交通出版社股份有限公司，2019.
作者简介：张显显（1987～），男，汉族，湖北武汉人，本科，工程师，主要从事公路桥梁勘察设计及加固。