新旧桥梁上部结构总体拼接技术要点分析
时间：2022-09-29 09:05:05 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
石磊
摘要 随着我国道路交通量的持续增加，有些桥梁设计指标已不能满足需求，需要对桥梁进行加宽。桥梁的加宽施工极其复杂，核心问题在于新旧桥梁上部结构接缝处理方式。文章通过对新旧桥梁上部结构拼接的构造进行研究，确定桥梁上部结构拼接设计原则。根据旧桥结构组成，对空心板梁拼接施工提出三个方案，通过对比分析确定湿接缝连接为最佳拼接方案。对预制混凝土箱梁的拼接施工技术进行分析，经过对比分析确定弱性刚接方案为最佳拼接方案。
关键词 新旧桥梁;上部结构;拼接技术
中图分类号 U445.4 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）13-0151-03
0 引言
随着我国公路工程建设的不断发展，我国已经建成的公路桥梁总数超过35万座[1]。虽然公路桥梁建设的速度快、数量多，但是由于桥梁建设较早，有些桥梁的交通功能已经出现诸多问题，公路桥梁的通行压力日益增加。为了解决公路桥梁的通行压力，需要对桥梁进行加宽设计与施工[2]。但是桥梁加宽施工复杂，施工工序繁琐，其核心问题在于新旧桥梁连接处的铰接方式[3]。结合工程实践，目前采用最多的桥梁上部结构拼接技术包括混凝土湿接缝连接、横隔板连接以及钢板连接等，都能够对新旧桥梁起到拼接作用，但是针对各种拼接技术的施工要点研究较为模糊[4]。该文以新旧桥梁上部结构拼接的构造为出发点，研究了桥梁上部结构拼接设计原则。根据混凝土梁式桥组成特点，分别对预制空心板及预制箱梁的加宽拼接技术进行研究，对新旧桥梁上部结构总体拼接技术要点进行分析。
1 新旧桥梁上部结构拼接的施工技术研究
根据我国桥梁结构的使用需求，需要对旧桥进行拼宽。之前桥梁形式多为预应力混凝土梁式桥，其上部结构主要组成以先张法预应力空心板梁、后张法预应力混凝土T梁以及预应力连续梁桥为主。因此对新旧桥梁上部结构拼接研究对象主要为预应力混凝土梁桥，在进行新旧桥梁上部结构拼接设计时，需要从两个方面考虑。一方面是预应力混凝土梁桥拼接拓宽后的使用性能，另一方面是预应力混凝土梁桥上部结构拼接的施工可行性。
1.1 新旧桥梁上部结构拼接设计原则
旧桥的拼接拓宽设计的影响因素众多，从旧桥拼接的设计与施工整体分析而言，桥梁上部结构拼接设计与施工主要受制于三个因素。第一，在新旧桥梁拼接施工过程中不能因為施工造成桥梁停止通车。第二，新旧桥梁进行拼接施工过后必须形成统一的整体，保证旧桥梁与新加宽桥共同受力，共同作用。第三，新旧桥梁拼接必须与桥头连接的公路共同完成施工，与桥梁连接的路基、路面以及交通附属设施共同施工。根据限制因素确定新旧桥梁上部结构拼接原则：
（1）为了使新旧桥梁上部结构的拼接施工更加方便简单，拼接的新桥跨径及孔径最好与旧桥相同，但是对于桥梁结构与下部航运通道或高等级公路斜交的连续梁桥而言，受旧桥梁桥下净空的限制，新桥加宽的跨径及孔径需要通过研究过后才能够确定。
（2）为了防止新桥加宽导致桥面横坡增大影响桥下净空，导致桥下航运通道不能正常运行，因此新旧桥梁结构加宽后必须保证桥梁下部净空标准不变。但是对于由不同结构形式组成的混凝土梁桥，需要采用不同的技术方法满足桥下净空的要求。
（3）对于旧桥结构存在较多严重病害，在进行新旧桥梁拼接时施工困难且不易进行横向拼接时。放弃横向拼接施工设计方案，选择在旧桥基础上确定新的线位，再建新桥的方案。
1.2 空心板桥梁上部结构加宽拼接技术方案研究
根据我国桥梁结构类型及特征，桥梁上部结构主要由预应力预制混凝土空心板梁、预应力混凝土箱梁结构装配而成，结合工程实际对空心板桥梁上部结构加宽拼接技术方案研究。
1.2.1 加宽断面
由空心板装配而成的桥梁上部结构进行新桥拼接施工时，加宽部分桥梁按照旧桥结构进行施工。
1.2.2 上部结构拼接方案
（1）方案1：湿接缝连接。湿接缝连接是新旧桥梁上部结构最常用的拼接技术，该种拼接技术特点是在新旧桥连接处设置一条湿接缝，在接缝中设置铰接，能够将新旧桥上部结构进行拼接形成统一的整体结构。并且为了保证整体结构的稳定性，在预制空心板端处布设横梁。在加宽新桥修建完成4个月后，再浇筑湿接缝将新旧桥梁上部结构进行拼接，减少加宽桥梁收缩徐变与地基沉降造成的桥梁结构整体性下降。
新旧桥梁上部结构采用湿接缝连接的拼接方式施工较为复杂，新旧桥梁结构湿接缝连接施工如图1所示。湿接缝连接具体施工顺序为，第一步，对原桥铺装、栏杆等附属设施进行凿除。第二步，在原桥梁悬臂边板根部及顶部植入钢筋，在钢筋植入处安放预制空心板加宽，安放完毕后浇筑混凝土处理空心板铰缝。第三步，加宽新桥施工4个月后，将原桥进行封闭，加宽桥开放交通。第四步，排查原桥铰缝是否失效，若原桥铰缝失效重新制作铰缝，绑扎拼接处现浇混凝土湿接缝及端部横梁钢筋，湿接缝连接完工后可开放新桥交通，旧桥进行封闭，对旧桥铰缝进行检查若原铰缝失效，须重做铰缝。第五步，湿接缝处理完毕，桥面铺装完成以后，能够开放交通。
（2）方案2：横隔板连接。横隔板连接是指将旧桥与加宽新桥之间采用浇筑混凝土横隔板的方式使其他部分桥面连续形成统一整体。横隔板设置在空心板端部2 m处，加宽新桥施工满4个月后可进行拼接。其拼接步骤与湿接缝连接大致相同，第一步，对原桥铺装、栏杆等附属设置进行凿除。第二步，确定横隔板安放位置，在原桥悬臂处和板顶凿出横隔板具体位置。第三步，在原桥腹板处植入钢筋，安放预制混凝土空心梁板，空心板装配完成后，进行桥面施工。第四步，加宽新桥施工4个月后，将原桥进行封闭，加宽桥开放交通。第五步，排查原桥铰缝是否失效，待混凝土强度满足要求后可开放原桥交通，封闭加宽新桥。第六步，对加宽桥连接处横隔板进行施工，完成后对桥面进行铺装。
（3）方案3：纵向桥面连接。纵向桥面连接是新旧桥梁上部结构拼接技术中施工最为简单、施工周期最短的技术方案。即为在原桥与加宽新旧连接处保留2 cm接缝，在桥面纵向接缝处填入弹性粘结材料如沥青玛蹄脂。纵向桥面连接施工简单，与其他两种方案对比，不用拆除原桥结构悬臂，只需要拆除护理与桥面铺装，其余施工过程与上述两种方案相似。
新旧桥梁上部结构拼接施工技术，核心问题为新旧桥连接处接缝的选取，选择合适的接缝能够降低施工难度，节约工期，减少造价，提高拼接桥梁结构整体稳定性。
1.2.3 拼接方案对比
根据预应力预制混凝土空心板加宽拼接方案，对预制空心板新旧桥梁上部结构拼接三种方案进行对比分析，其分析结果如表1所示。
1.3 预制箱梁桥梁上部结构加宽拼接技术方案研究
1.3.1 方案1：混凝土铰接
预制箱梁加宽的混凝土铰接是指采用原桥混凝土铰缝进行横向连接，如图2所示。其主要施工步骤如下，第一步，对原桥铺装、栏杆等附属设置进行凿除，在悬臂的切割处将混凝土表面凿毛。第二步，在箱梁悬臂连接指定位置处，植入钢筋以及涂刷粘结剂。第三步，将加宽新桥部分的预埋钢筋与植筋进行焊接，浇筑混凝土形成湿接缝。
1.3.2 方案2：钢板搭接
钢板搭接是指在新桥与旧桥连接处采用焊接钢板的形式，对桥梁上部结构进行拼接施工。钢板搭接的主要施工步骤如下，第一步，加宽新桥施工完毕后，在新旧桥连接处设置2 cm接缝，对新旧桥梁进行桥面铺裝时，连接处预留100 cm不进行桥面铺装。第二步，对原桥拆除铺装进行清理完毕后，涂刷有机粘结剂，在新旧桥连接处进行钢板搭接。第三步，对搭接完成的钢板进行焊接施工，钢板每隔2 m进行焊接。
1.3.3 方案3：弱性刚接
弱性刚接与混凝土铰接拼接施工技术相似，只不过在弱性刚接的接缝中不设铰，并且采用的钢筋构造不同。第一步，拆除护栏及桥面铺装，对原桥外侧悬臂进行切割处理，在悬臂的切割处将混凝土表面凿毛。第二步，在箱梁悬臂连接指定位置处，植入钢筋以及涂刷粘结剂。第三步，在新旧桥梁拼接处不设置铰接。
1.3.4 拼接方案对比
根据预应力混凝土箱梁加宽拼接方案，对预制箱梁新旧桥梁上部结构拼接技术三种方案进行对比分析，得到分析结果如表2所示。
2 结论
综上所述，新旧桥梁上部结构拼接工程施工过程繁琐，主要在于接缝方式的选取。该文结合工程实际，根据新旧桥梁上部结构拼接构造，确定桥梁上部结构拼接设计原则。通过对不同类型的桥梁上部结构进行分析，确定桥梁拼接工程的技术要点及施工方案。对预制空心板加宽新桥拼接技术分析，采用混凝土湿接缝连接，能够提高新旧桥梁结构整体性。对预制箱梁加宽新桥拼接技术对比分析，采用弱性刚性的方式进行新旧桥梁拼接。
参考文献
[1]马康康. 高速公路扩建工程桥梁拼接施工工艺[J]. 四川建材， 2022（1）：
108-109.
[2]梁黄煜. 早强湿接缝混凝土配合比设计及力学性能研究[D]. 湘潭：湘潭大学， 2020.
[3]谢济原. 中小跨径公路钢筋混凝土梁式桥加宽受力性能研究[D]. 西安：西安科技大学， 2019.
[4]张慧. 适用于长联混凝土连续梁桥拓宽的横向拼接构造研究[D]. 南京：东南大学， 2019.
