隨著高速公路的快速發(fā)展，交通量日趨飽和，高速公路改擴建工程勢在必行。高速公路拼寬橋梁的基礎工程普遍受新舊基礎沉降差異的影響，進而影響橋梁拼接加寬的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。因此，本文將結(jié)合高速公路改擴建工程的現(xiàn)狀，對拼寬橋梁設計展開研究，通過合理有效的設計及施工控制，提升拼寬橋梁施工質(zhì)量。

　　1 高速公路改擴建工程中拼寬橋梁設計

　　1.1 基于力學原理計算拼寬橋梁結(jié)構(gòu)受力在開展拼寬橋梁設計前，基于力學原理，分析新建橋梁和既有橋梁連接部位的結(jié)構(gòu)受力情況，深入研究影響拓寬橋梁結(jié)構(gòu)沉降的相關(guān)因素。在此過程中，原橋梁結(jié)構(gòu)投入使用時間較長，基礎沉降已趨于穩(wěn)定，但對于新拼接的橋梁結(jié)構(gòu)而言，仍會在使用中受到基礎沉降的影響。當拼寬橋梁的基礎沉降大于原橋梁基礎沉降時，原結(jié)構(gòu)將與拼接結(jié)構(gòu)出現(xiàn)落差，因此，需要在拼接設計時，考慮到原結(jié)構(gòu)對其的約束，進行結(jié)構(gòu)受力分析[2] 。假定橋梁結(jié)構(gòu)基礎沉降模式為線性趨勢，則拼接的部位上緣結(jié)構(gòu)將受上部拉應力的影響出現(xiàn)沉降差，沉降差值也會隨著拉應力的增加而增加。為了避免橋梁拼接結(jié)構(gòu)拉應力上緣部位出現(xiàn)沉降裂縫，其主體結(jié)構(gòu)受力應滿足公式 (1)： σ ≤ [ σ]; Eε ≤ [ σ] (1)式 (1) 中：σ 為橋梁拼寬結(jié)構(gòu)發(fā)生不均勻沉降現(xiàn)象時，上緣部位的橫向拉應力值;[ σ]為混凝土強度拉應力標準值; E為混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的彈性模量;ε為拼接結(jié)構(gòu)的拉應力變化趨勢。綜合式 (1)，可以進行拼寬橋梁受力的描述。如公式 (2) 所示： [ σ] ≥ Ef ( ρ) Bb (2)式 (2) 中：f 為受力結(jié)構(gòu);ρ 為拼寬橋梁結(jié)構(gòu)的截面配筋率;B 為拼寬橋梁的寬度;b 為拼接結(jié)構(gòu)寬度。根據(jù)公式(2) 可知，拼寬橋梁受力與配筋比例呈正相關(guān)關(guān)系、與拼寬橋梁的拓寬寬度及拼接結(jié)構(gòu)寬度呈反比例關(guān)系。綜合上述分析，完成拼寬橋梁結(jié)構(gòu)受力影響因素計算。

　　1.2 高速公路改擴建工程中橋梁拼寬形式新舊橋梁拼寬形式主要包含：上下均不連接，上、下均連接，上連下不連等主要連接方式。在掌握橋梁拼寬結(jié)構(gòu)的基本受力后，可根據(jù)上部構(gòu)造與下部構(gòu)造的連接方式進行橋梁拼寬形式設計。在選擇上部結(jié)構(gòu)拼寬形式時，需先進行主要橋梁形式，如空心板、T 梁、小箱梁以及現(xiàn)澆板梁等橋梁的拼接分析，通過現(xiàn)澆接縫、剛性連接等方式形成整體。結(jié)合現(xiàn)有研究成果可知，新建橋梁的拼接，需要進行收縮徐變控制。從而降低新建橋梁的沉降量。設計橋梁拼寬形式時，應結(jié)合實際施工條件，在相關(guān)條件允許的情況下，應將接縫上部構(gòu)件拼接時間進行延長。根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)整體的承重量進行接縫與結(jié)構(gòu)配筋的合理計算。若原橋為擴大基礎，新建橋梁拼寬結(jié)構(gòu)可采用樁基結(jié)構(gòu)，新舊基礎的允許誤差應控制在±5.0mm 范圍內(nèi)，在有需要的情況下，可以適當進行樁基長度的延伸，進行拼接結(jié)構(gòu)沉降的控制[3] 。延遲拼接是指當橋梁新建部分上部構(gòu)造完成至橋面鋪裝混凝土澆筑后，等待 3～5個月后再進行濕接縫拼接。待新建部分收縮徐變基本完成后，也就是說，在總的沉降不變的情況下，讓一部分沉降在拼接之前發(fā)生，從而減小拼寬后的沉降量。在拼接之前的等待期間對新建結(jié)構(gòu)預壓，使結(jié)構(gòu)更接近設計荷載，可起到加大加快沉降的作用。同時，根據(jù)工程施工標準，可選擇適當?shù)姆绞竭M行舊橋結(jié)構(gòu)支座的支護，確保拼寬結(jié)構(gòu)可以適應上部多個方向的受力。對于在此過程中的長聯(lián)橋梁，可根據(jù)主體結(jié)構(gòu)受力，對部分結(jié)構(gòu)進行解聯(lián)處理，單聯(lián)的跨度數(shù)量不宜超過5跨，完成對高速公路改擴建工程中橋梁拼寬形式的選擇。

　　1.3 改擴建工程橋梁拼寬施工工序在高速公路改擴建工程中，拼寬橋梁施工包括新建橋梁基礎、下端構(gòu)造、主梁、吊裝設備、現(xiàn)澆部分以及橋面鋪裝等。為了確保設計的拼寬橋梁在投入使用后具有較強的穩(wěn)定性，需要在完成上述相關(guān)研究后，進行拼寬施工工序的設計。具體流程如圖1所示。在圖1提出的施工流程中，應重點關(guān)注對橋梁新舊接觸面的鑿毛處理，合理控制接觸面的濕潤度，不可出現(xiàn)表面積水等問題[4] 。澆筑時，應控制混凝土的自由澆筑高度小于 2.0m，嚴格控制振搗過程中的施工行為。并在完成施工后進行抹灰處理，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂紋，影響外觀質(zhì)量。

　　2 實例應用分析

　　為表明本文提出的拼寬橋梁設計方法在實際應用中的有效性，需要在完成對橋梁結(jié)構(gòu)受力分析與結(jié)構(gòu)沉降分析的基礎上，將此方法應用到工程實例進行檢驗。選擇某高速公路區(qū)段作為此次實驗的設計段，本路段原設計為雙向四車道高速公路，路基寬度 25m，設計速度 100km/h，拓寬改造為雙向八車道高速公路，橋梁采用兩側(cè)拼接為主的拼寬方式。完成新舊橋梁拼接施工后，進行橋梁質(zhì)量的檢驗，檢驗過程參照原位試驗，使用靜壓力將呈現(xiàn)圓錐形的探頭按照設定的速率均勻壓入土中，測量貫入阻力與原位結(jié)構(gòu)發(fā)生的變形。將檢驗結(jié)果作為評價本文提出方法有效性的依據(jù)，為了使檢測的結(jié)果更加直觀，此次實驗以拼寬橋梁負載沉降作為檢測結(jié)果。拼接橫斷面示意圖如圖2所示。

　　圖2中，在新舊橋梁連接現(xiàn)澆濕接縫位置安裝一個壓力傳感器，模擬車輛在橋面行駛中的負載壓力，檢測連接鋼板與底部結(jié)構(gòu)是否在受力過程中發(fā)生沉降。在此過程中應注意的是，完成設計與施工后的澆筑混凝土鋪裝應在完成養(yǎng)護處理后投入實驗。完成實驗現(xiàn)場的布置后，建立前端壓力傳感器與前端接收設備之間的通信連接，實驗過程中，持續(xù)加大負載壓力。整理傳感器結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)整理成表格，如表 1 所示。

　　綜合文件內(nèi)容與表1中實驗結(jié)果數(shù)據(jù)可知，當前端施加的負載壓力小于或等于 10.5kN/m 時，拼寬橋梁沉降值為 0，證明此時拼寬橋梁沒有發(fā)生沉降。當前端施加的負載壓力大于 10.5kN/m 時，拼寬橋梁存在小范圍沉降。因此，在完成此次實例應用實驗后，可以得出下述實驗結(jié)論：本文提出的高速公路改擴建工程中拼寬橋梁設計，在實際應用中，當公路橋梁路段行駛車輛在正常荷載作用下，拼寬橋梁可承載其重力，不發(fā)生沉降。

　　3 結(jié)語

　　本文從計算拼寬橋梁結(jié)構(gòu)受力、選擇橋梁拼寬形式、改擴建工程拼寬橋梁試驗數(shù)據(jù)方面展開研究。通過實例研究，證明了設計的方法在實際應用中效果良好。

　　參考文獻：

　　[1] 王磊 . 關(guān)于呼和浩特市某既有城市橋梁拼寬改造的技術(shù)分析[J]. 交通節(jié)能與環(huán)保，2020(2)：131-133.

　　[2] 馮玉龍，林政園，王雪鋒，等 . 高速公路改擴建工程中拼寬橋梁的設計與施工關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 公路工程， 2020(2)：137-142.

　　《高速公路改擴建工程中的拼寬橋梁設計》來源：《交通世界》，作者：成威