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 許應(yīng)禮

 (武漢市江夏區(qū)公路運(yùn)輸管理局  武漢430200)

摘要  廣（州）清（遠(yuǎn)）高速公路實(shí)施改擴(kuò)建，其橋梁段相應(yīng)也要拓寬。文中闡述了空心板橋梁拼寬原則，提出了橋梁拼寬方案及計(jì)算參數(shù)。以新華高架橋連續(xù)3跨16 m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板為例，對不同拼寬方案建立有限元模型，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算和性能對比分析，最后推薦橋梁拼寬采用獨(dú)柱墩十蓋梁剛接十樁頂設(shè)系梁方案。

關(guān)鍵詞  廣清高速橋梁拼寬獨(dú)柱墩

 近年來，因珠三角地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，廣清高速公路交通量急劇增加，原有道路通行能力不能滿足現(xiàn)有交通需求，因此，對廣清高速公路擴(kuò)容提升勢在必行。提高道路通行能力包括路面等級改造及道路與橋梁的行車斷面拓寬。采用行車斷面拓寬方案時(shí)，了解路基和橋梁現(xiàn)有結(jié)構(gòu)特征，是確定拼寬方案的關(guān)鍵。廣清高速現(xiàn)有改擴(kuò)建路段長21. 24 km，雙向4車道，橋梁和路基同寬，設(shè)計(jì)速度100 km/h，于1999年建成通車。

1  空心板拼寬方案選定

1.1橋梁拼寬原則

 廣清高速公路橋梁上部結(jié)構(gòu)類型有預(yù)應(yīng)力空心板梁、預(yù)應(yīng)力肋板式連續(xù)剛構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁等幾種；下部結(jié)構(gòu)類型為柱式橋墩、混凝土重力式橋臺等。經(jīng)多年使用，部分橋梁病害較嚴(yán)重，且主要集中在上部結(jié)構(gòu)。主要表現(xiàn)為：空心板梁端底板及梁底邊緣部位斜向開裂、橋跨端橫隔板底部開裂且裂縫寬度較大�；�于上述問題，廣清高速橋梁實(shí)施改造時(shí)，先病害處理后加寬橋梁。橋梁拼寬方案遵循以下原則。

 (1)充分保證新舊結(jié)構(gòu)之間的整體性，取消上部結(jié)構(gòu)的縱向拼接接縫。

 (2)拼寬設(shè)計(jì)時(shí)，新舊橋梁上、下部結(jié)構(gòu)以及基礎(chǔ)的設(shè)置必須結(jié)合施工方案綜合考慮，以最大限度減小新舊結(jié)構(gòu)間的工后變形差。

 (3)拼寬施工應(yīng)簡便，盡可能少地?fù)p傷原有結(jié)構(gòu)。

 (4)盡可能保證原有結(jié)構(gòu)不因拼寬結(jié)構(gòu)的增加而加固。

 (5)考慮短的施工工期及低的工程造價(jià)。

1.2空心板拼寬方案

1.2.1拼寬方案

廣清高速公路橋梁上構(gòu)采用鉸縫與橋面鋪裝共同連接，在舊橋空心板邊緣植入Nl，N2鋼筋，新橋則預(yù)埋，待收縮徐變基本完成時(shí)再進(jìn)行連接，施工前先將舊橋邊緣50 cm范圍橋面鋪裝整體鑿開，置放N3，N4鋼筋，再鑿開整體層澆筑補(bǔ)償收縮鋼纖維混凝土，見圖1。下部結(jié)構(gòu)分別為獨(dú)柱墩方案和雙柱墩方案，其中獨(dú)柱墩方案又分別采用蓋梁分離、蓋梁鉸接和蓋梁剛接3種連接方式，并考慮新舊墩柱樁頂加與不加系梁2種情況。本文討論獨(dú)柱墩拼寬方案，見圖2。

1.2.2計(jì)算參數(shù)

 (1)材料與截面尺寸。原橋墩柱、蓋梁、系梁等均采用25號混凝土。主筋采用II鋼筋，箍筋I(lǐng)鋼筋，墩柱直徑90 cm，樁基直徑110 cm。新橋墩及蓋梁材料：C30。新蓋梁尺寸與原蓋梁相同，單柱方案新墩柱直徑取120 cm，樁基直徑取140 cm。

 (2)荷載。材料容重：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)容重取26 kN/m3，橋面鋪裝容重取25 kN／rn3。汽車荷載：公路一I級；工后沉降：廣清沿線為喀斯特地貌，巖層埋藏淺，所有樁基均采用嵌巖樁，根據(jù)檢測資料，新墩樁基工后沉降可控制在5 mm以內(nèi)，因此工后沉降取5 mm。

 徐變計(jì)算天數(shù)。新墩的徐變計(jì)算至竣工后1 000 d。

2計(jì)算分析

 選取新華高架橋連續(xù)3跨16 m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板為分析對象，采用MIDAS 2006軟件建立空間桿系有限元模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力性能分析。上部結(jié)構(gòu)采用梁格法模擬，縱向梁單元之間每隔1m設(shè)1根橫梁，橫梁中間設(shè)鉸，下部結(jié)構(gòu)用空間梁單元模擬。

2.1獨(dú)柱墩樁頂未加系梁方案

該情形下結(jié)構(gòu)在不同工況下的內(nèi)力及其組合分別見表1、表2，截面計(jì)算位置見圖2。

由表1、表2可見：①從蓋梁受力來看，其最不利截面在原橋邊墩柱所對應(yīng)的截面（圖2中的截面3）處。在車輛荷載作用下，分離式蓋梁由于整體性差，既有蓋梁截面3的內(nèi)力大于新、舊蓋梁連接方案時(shí)的相應(yīng)內(nèi)力，且新墩墩頂處蓋梁截面的內(nèi)力也較大。當(dāng)新舊蓋梁連接時(shí)，由于結(jié)構(gòu)整體性的加強(qiáng)，可使蓋梁結(jié)構(gòu)總的受力更均衡；②新舊蓋梁剛接時(shí)，原有結(jié)構(gòu)蓋梁的承載能力均滿足要求。

2.2獨(dú)柱墩樁頂加系梁方案

該情形下結(jié)構(gòu)在不同工況下的內(nèi)力及其組合分別見表3、表4，計(jì)算截面位置如圖2。

 由表3、表4可見：①加樁頂系梁后，蓋梁3種連接方案的內(nèi)力效應(yīng)與不加系梁基本相同；②樁頂加系梁后，在新墩沉降作用下上部結(jié)構(gòu)和墩頂蓋梁的內(nèi)力效應(yīng)均顯著減小，其中以蓋梁分離方案內(nèi)力下降最為明顯，說明樁頂加系梁后結(jié)構(gòu)整體性明顯加強(qiáng)。

3結(jié)論

 (1)從上面關(guān)鍵截面內(nèi)力組合表看，上述各方案所對應(yīng)的原橋墩蓋梁承載能力均能滿足規(guī)范要求，拓寬后不需要加固。

 (2)蓋梁分離時(shí)，雖然新墩沉降和收縮徐變作用對原蓋梁影響很小，但在車輛荷載作用下，分離式蓋梁由于整體性差，既有蓋梁控制截面的內(nèi)力大于新、舊蓋梁連接方案時(shí)的相應(yīng)內(nèi)力。

 (3)樁頂加系梁后，在新墩沉降作用下上部結(jié)構(gòu)和墩頂蓋梁的內(nèi)力效應(yīng)均顯著減小，說明加樁頂系梁后結(jié)構(gòu)整體性明顯加強(qiáng)。不加樁頂系梁時(shí)，新墩樁基沉降作用只能通過蓋梁連接和空心板連接傳遞，增加樁系梁后，提高了上、下部結(jié)構(gòu)相互作用的整體性，結(jié)構(gòu)對抵抗新舊結(jié)構(gòu)豎向差異沉降的內(nèi)力顯著加強(qiáng)。

 綜上所述，推薦空心板橋拼寬采用獨(dú)柱墩十蓋梁剛接十樁頂設(shè)系梁的方案。