唐津高速跨铁路某节点拓宽方案设计研究

杨 洁 李 琦

(1．天津市市政工程设计研究总院，天津 300051;2．天津高速公路集团有限公司，天津 300384)

当高速公路所跨越的河流或道路方向与桥梁纵轴斜交时，为了施工上的方便，往往采用斜桥正做(又称错孔布置)的方法。由于桥位处的地理限制，斜桥正做的桥梁在分跨上可能是两边跨为同样跨径，也可能两边跨为不同跨径。

唐津高速上跨铁路桥梁共7处，这次选择的节点属于比较特殊的点位。其既有桥梁于上跨铁路时采用单跨20 m简支预应力空心板梁结构，正跨布置，与铁路交角a=109°，且并未错跨。但是拓宽后由于需要满足铁路的限界要求，拓宽部分采用错跨布置，在设计和施工上均具有一定难度。错孔布置的这一类桥梁横向拼宽，在拼接拓宽设计方案上与正桥拓宽相比，总体设计上技术难度较大，结构受力特性也有变化，故对这类错孔布置连续梁桥拓宽及结构分析需要进行深入研究。

1)设计面对的问题。唐津高速公路桥梁拓宽的总体方案是下部结构分离，上部结构拼接拓宽;新拓宽桥梁上部结构与旧桥上部结构相同或相近。对于错孔布置的桥梁，若仍保持与旧桥相同跨径的总体布置，则相应的桥墩将进入被交的铁路中。为了保证不影响被跨越的铁路的限界要求，新拓宽桥梁与原有桥梁的桥墩位置不在同一横向位置上，即在平面布置新旧桥梁为错孔布置，在立面布置上新旧桥梁的孔径不同。

错孔布置连续梁桥的横向拼接对旧桥翼缘板的不利影响最大，同时旧桥上部结构本身的内力也可能发生一些变化，设计需要解决的问题有:

a．挠度。若新、旧桥上部结构直接拼接使用，不仅作用在新桥上的活载产生的挠度对旧桥翼缘板带来不利影响，而且新桥上部结构恒载产生的挠度对旧桥翼缘板也有不利影响。另外由于错孔布置，新、旧桥主梁在恒载作用下的挠度有较大差异，这一差异势必影响施工，在计算中应尽可能准确估计。

b．收缩徐变。长期作用的荷载引起混凝土徐变变形，这一徐变变形对超静定结构会进一步引起徐变次内力。徐变引起的应变与作用的荷载成比例关系，又与加载时混凝土的龄期密切相关，混凝土受力时的龄期越大，徐变越小。实验表明荷载作用后开始的28 d内会发生总徐变应变的1/2，开始的3个月～4个月发生最终值的3/4，2年～5年后收敛于最终值。

c．新桥基础沉降。旧桥已建成通车多年，可以认为其沉降已趋于稳定。而新建桥梁基础必然会发生一定的沉降，通过相关分析表明，新桥基础的沉降模式可考虑新桥基础整体下沉5 mm，而旧桥基础认为没有沉降，则新旧桥的基础沉降差对旧桥主梁翼缘板会产生不利影响。为了使新建桥梁尽可能小地对旧桥产生不利影响，设计单位也提出了一些改善措施，例如采用新桥主体结构独立施工，再现浇湿接缝将新、旧桥主体结构连接的方法来消除新桥恒载挠度差异的不利影响;为使基础沉降充分地发生、释放，在不影响施工工期的情况下，将新建桥梁放置5个月以上。

d．活载影响。由于新、旧桥梁的错孔布置，活载作用下新、旧桥梁的变形反应是不一致的，这就进一步导致拼接后旧桥受力与拼接前有所不同。

2)工程设计实例。工程地点位于天津市汉沽区境内，现状为一座双幅上跨铁路立交桥梁。桥梁全宽26 m。本次拓宽改造范围在原桥两侧各加宽4 m;即由原断面26 m，加宽至断面34 m。

既有桥梁于21孔～23孔上跨某铁路，跨越时采用单跨20 m简支预应力空心板梁结构，正跨布置，与铁路交角a=109°。梁高0．9 m，下部结构为盖梁 +双柱(φ1．2 m)形式，基础为钻孔灌注桩。但拓宽后桥梁布跨方案若仍采用原跨径布置已不满足铁路的限界要求，为满足桥下铁路净空及限界要求，同时考虑到桥梁结构高度的影响，拓宽桥梁部分必须采用错跨布置，结构为17 m简支预应力空心板梁结构，结构高度为0．8 m。

为保证加宽桥墩与被跨物铁路的净距要求，板梁加宽部分桥梁跨径将原跨径(16+20+20)m调整为(14．5+17+24．5)m，并将墩柱平行于铁路方向斜向布置，加宽宽度为4．0 m，上部结构为14．5 m，17 m，24．5 m 后张预应力空心板梁，梁高分别为 0．8 m，0．8 m，1．25 m，预制宽度边梁、中梁均为 1．24 m(注意边梁 12 cm的现浇挂檐及跨越铁路处不设置挂檐)，横桥向拆除更换原边板共18片，拓宽桥梁18片，新旧桥间设置纵向伸缩缝。

由于铁路净空的原因，拓宽桥墩位线与原桥墩位线错墩布置，拓宽桥墩位线与汉南铁路线平行。

3)结论。

a．这类桥梁拓宽的共同特点就是受桥轴线与周围环境的制约，新桥和旧桥不得不进行错孔布置。

b．这类错孔布置连续梁桥拼接前新桥和旧桥箱梁的挠度变形差异较大，拼接施工时要注意调平。

c．新旧桥基础沉降差(本次所取沉降数值均为5 mm)对旧桥上部结构有较大影响，尤其是对拼接一侧的主梁悬臂影响甚大。因此应尽可能减小新桥与旧桥基础的沉降差。

d．扩建后混凝土徐变收缩引起的旧桥内力变化不是很大，不会导致旧桥截面出现承载力不足的情况，而且横向采用刚接和铰接的形式差异不大。另外，扩建后收缩徐变对旧桥内侧悬臂根部受力状态影响不大，而且横向采用铰接和刚接没有明显差异。

e．从横向拼接方式看，铰接方式要优于刚接。

［1］ 张四国．唐津高速公路改扩建工程桥梁结构拓宽形式与构造研究［J］．城市道桥与防洪，2012(4):102-104．