长黎高速公路小箱梁桥拓宽设计研究

王 伟

(长安大学，陕西 西安 710064)

长黎高速公路2002年建成通车，双向4 车道，设计速度 80 km/h 及 100 km/h［1］。该路是晋煤外运的主要通道之一，重载车辆较多，自通车运营以来，交通量迅速增长［1］。2007年交通量已达22 041辆小客车/d(预计2032年将达到58 167 辆/d)，由交通量预测结果来看，未来仍将保持较高的增长速度。目前该段高速公路服务水平逐年降低，部分路段出现拥堵，事故频发，已经不能满足发展的需要，2013 山西省决定对本路段实施改建扩容。

实施长黎高速公路改建扩容重要难点之一是如何对既有桥梁进行拓宽改造。长黎高速公路全线原有大、中桥14 座，其中有7 座预应力小箱梁桥需要拓宽改造后利用。本文主要论述这7 座预应力小箱梁桥的拓宽设计研究成果，供类似工程参考使用。

1 既有桥梁简介

7 座桥梁上部结构均采用预应力砼连续箱梁，单孔跨径有30 m、25 m、20 m 三种类型，单幅桥面全宽12 m，净宽11 m，横断面形式如图1。原有桥梁概况见表1。

图1 原桥横断面形式(单位:cm)

表1 原有桥梁概况

2 桥梁拓宽拼接方法分析

研究桥梁拓宽方案时，主要考虑以下六方面问题:①原桥的技术状况;②沿线的地质条件;③横向连接方式;④新旧结构的拼接时间;⑤新旧桥梁变形协调性;⑥在不中断原桥交通条件下，拓宽桥梁施工方法。依据目前国内外桥梁拓宽主要研究成果，在实际工程应用的主要有3 种:①上部结构与下部结构均不连接;②上部结构与下部结构均连接;③上部结构相互连接而下部结构不连接。

2.1 上部结构与下部结构均不连接

这种拓宽方法实质上是桥梁拓宽部分与原桥各自独立成桥，只是在梁拓宽部分与原桥之间设置结构工作缝，桥面沥青混凝土铺装层连续摊铺。这种拓宽方法能使拓宽桥与原桥各自受力、各自独立沉降，互不影响，减小拓宽部分与原桥横向连接的施工难度，但缺点是在汽车活载作用下，新桥沉降大于旧桥沉降，并且新旧桥主梁还会产生不均衡挠度，这些都可能会造成连接部位沥青铺装层破坏，表现为纵向裂缝和横桥向错台，或工作缝部位啃边等病害产生，不仅影响行车舒适性、安全性和桥面外观，而且还会增加后期的养护维修工作量［2］。

2.2 上部结构与下部结构均连接

提出上、下部结构均连接方案的目的是为克服上部结构与下部结构均不连接方案的缺点。其主要思想是尽量加强新拓宽桥梁与旧桥上下部结构的横向连接，使新旧桥成为一个结实的整体结构。目前主要通过先对旧桥上下部结构植筋、加设钢筋骨架，然后再浇筑砼湿接缝连接的方式来实现新旧桥之间的横向连接［3］。

该方案的优点是将拓宽桥与原桥之间联系成整体，拼接后桥梁整体性较好，缺点是若新拓宽桥基础承载能力较差，沉降大于旧桥，由此会在新旧桥之间产生较大附加内力，当该附加内力超过连接部位承载能力强度时，就会引起上部结构在主梁横向连接处开裂，桥面上形成纵向裂缝，下部结构在帽梁、系梁、桥台连接处开裂，最终导致桥梁使用功能下降，后期维修较困难［3］。

因此，该连接方案的适用范围主要由地质条件决定［4］。如果拓宽桥基础位于持力较好的坚硬基岩上，则新旧桥之间的沉降差不会产生过大，该方案没有明显的不利影响，可较好的发挥其优势。若拓宽桥基础位于持力较差的软土地基上，则由于旧桥经过多年沉降基本稳定，而新拓宽桥基础沉降明显，并且沉降持续时间较长，所以使用期间新拓宽桥梁沉降不稳定，不宜采用该方案［3］。

2.3 上部结构相互连接、下部结构不连接

综合上述两类桥梁拓宽方式的优缺点，形成第3 种桥梁拓宽方案。第3 种桥梁拓宽方案主要思想是先将桥梁拓宽部分独立成桥，然后对其预压一段时间，待新拓宽桥梁沉降基本稳定后再将新拓宽桥梁上部结构与旧桥上部结构通过湿接缝连接起来，最后统一加铺桥面铺装。这样既实现了良好的桥面行车效果，又控制了新旧桥梁的沉降差异。

3 长黎高速小箱梁桥拓宽设计

在分析现有桥梁拓宽方案的基础上，结合长黎高速公路桥梁现状，长黎高速公路7 座小箱梁桥最终选用了上部结构相互连接、下部结构不连接拓宽方式。即在原桥的右侧拆除护栏后，再接3 片小箱梁，新旧箱梁间用湿接缝链接，下部结构采用独立的桩基础。拓宽后单幅桥面全宽19.5 m，净宽18.5 m，满足双向8 车道要求，拓宽后桥梁横断面形式如图2所示。

图2 拓宽桥横断面形式(单位:cm)

为了解决因新老桥梁由基础不均匀沉降等原因造成的上部结构附加内力，本次设计采取了如下措施:①拓宽新建桥梁采用桩基，并加强了地基处理、增加了桩长和桩径，从而尽可能地减小新桥基础沉降;②在新旧桥梁拼接前，先对新桥进行预压，使新桥基础充分沉降后再对新旧桥梁拼接;③增大了连接部位配筋，并改善连接结构形式，提高连接部位的强度。

4 结语

随着我国经济高速发展，不同地区间联系越来越紧密，交通流量也随之迅速增长，这对既有高速公路提出更高的要求。如何在不中断交通情况下，对大交通流量的高速公进行桥梁拓宽是高速公路投资者、管理者、设计者、施工者面临的新课题。在满足高速公路使用要求的条件下，对于既有桥的充分利用是桥梁拓宽改造技术的重点。只有通过不断地完善桥梁拓宽改造理论，革新桥梁拓宽思想，总结经验和技术进步的基础上形成桥梁拓宽改造的专门规范，才能使我国的交通事业更好地融入节约型社会，实现我国的交通梦。

［1］中交通力建设股份有限公司.山西省黎城(冀晋界)至长治公路改扩建工程两阶段施工图设计［Z］.2013.

［2］吴文清，叶见曙，等.高速公路扩建中桥梁拓宽现状与方案分析［J］.中外公路，2007(6):100 －103.

［3］吴文佑，叶见曙，等.预应力混凝土桥梁拓宽的若干关键问题研究［J］.公路交通科技，2009(8):17 －19.

［4］刘初平.潭耒高速公路8 车道改造方案探讨［J］.湖南交通科技，2010(1):28 －30.

［5］刘桂红.长联空心板拼接方案研究［J］.公路工程，2011(10).

［6］余常俊.高速公路拓宽工程桥梁施工现场管理［J］.湖南交通科技，2006(4):102 －105.

［7］郭 史.国道324 线黄冈、和平2 座大桥拓宽设计简介［J］.湖南交通科技，2001(4):51 －52.

［8］Caltrans.Widening existing bridges Memo to designers［M］.New York JohnWily＆ Sons，1991.

［9］田 町，陈吉艺，杨维国.高速公路桥梁拓宽加固技术与方法研究［J］.交通标准化，2010(212).

［10］赵 煜，张 珂.既有桥梁拓宽后承载潜力研究［J］.长安大学学报(自然科学版)，2003(1):51 －54.