箱梁拼寬技術(shù)分析報告(20141215)

1、箱梁拼寬技術(shù)分析報告公路、市政道路橋梁以混凝土梁式橋為主，拓寬普遍采用的做法是在舊橋的一側(cè)或兩側(cè)建造新橋，然后將新舊橋在橫向上連接，此法稱為整體式斷面拓寬法。采用此種拓寬方法的工程（不包括只在新舊橋橋面鋪裝層連續(xù)的情形）在設(shè)計思路上與新建工程不同，應(yīng)意識到其特殊性，并采取恰當?shù)募夹g(shù)措施。設(shè)計的前期準備橋梁拓寬是建立在舊橋基礎(chǔ)之上的，一般而言，舊橋已建成通車多年。拓寬工程設(shè)計前，應(yīng)對舊橋現(xiàn)狀進行全面調(diào)查，包括橋梁檢測、荷載試驗和分析計算，對舊橋的承載能力與可靠度進行全面的評價。確定舊橋存在安全隱患的，必須加固改造；工程質(zhì)量不符合規(guī)定要求的，必須拆除重建。對橋梁拆除與否應(yīng)慎重，對綜合評定等級過低的

2、橋梁應(yīng)以檢測為依據(jù)。對不得不拆的，應(yīng)堅決拆除，避免安全隱患。綜上所述，對舊橋的檢測評定是擴寬工程設(shè)計的第一步。設(shè)計注意事項新舊橋形成整體結(jié)構(gòu)后，兩橋的力學(xué)性能均與獨立的橋梁不同，因此拓寬工程設(shè)計有其特殊之處，應(yīng)注意以下四個方面。1）應(yīng)盡可能改善舊橋受力狀態(tài)以連續(xù)箱梁為例， 新舊箱梁之間的荷載橫向分布可通過合理設(shè)計新箱梁的截面形式來調(diào)整。溫慶杰認為，當新舊箱梁之間的連接板與舊箱梁的剛度為定值時，新舊箱梁的剛度比值越大，分配到舊梁上的荷載就越??；新舊箱梁的剛度比值小于2時對兩者之間的荷載橫向分布影響較大，而剛度比值大于4后影響則較小。因此在舊箱梁截面尺寸為確定值的情況下，通過設(shè)計新箱梁合理的截面形

3、式，可以減小舊箱梁承受車輛荷載的大小。2）應(yīng)保證上部結(jié)構(gòu)拼接順利施工拼接施工受兩橋上部結(jié)構(gòu)平面位置與高程的影響，新橋主梁往往使用充足預(yù)應(yīng)力，由于混凝土的徐變作用，拼接前會出現(xiàn)隨著時間延長逐漸增大的上拱，如果上拱過大，勢必導(dǎo)致其縱向線形和舊橋主梁無法匹配，影響拼裝施工。一般而言，徐變上拱度在預(yù)應(yīng)力張拉后的23年內(nèi)隨著時間的進展而增長，在23年后基本趨于穩(wěn)定，初期增長很快，后期逐漸減慢。新舊上部結(jié)構(gòu)的拼接時機往往處于初期階段，因此，為了防止上拱過大，新橋主梁設(shè)計時可采用調(diào)整預(yù)應(yīng)力水平和鋼筋布置的措施。實際施工中，一旦出現(xiàn)上拱過大，宜及早進行部分橋面鋪裝層的施工，或采取壓重措施，壓重對主梁最大上拱截

4、面產(chǎn)生的彎矩可控制在設(shè)計上二期恒載產(chǎn)生的彎矩值附近。3）拼接后兩橋受力變形的相互影響新舊橋拼接時，舊橋主梁混凝土收縮徐變和基礎(chǔ)沉降已基本發(fā)生，而新橋的還在發(fā)展之中，這種隨時間變化的差異會改變整體結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為，設(shè)計時需分析研究兩橋共同受力的相互影響。4）應(yīng)重視拼接部位的受力分析拼接部位是整體結(jié)構(gòu)中最脆弱的部位，開裂后還會造成其上橋面鋪裝的反射裂縫，影響行車效果；同時，其作為新、舊橋梁之間的重要連接傳力構(gòu)件，為使其能夠安全可靠地工作，需要對其進行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)驗算。除新舊橋混凝土收縮徐變和基礎(chǔ)沉降差異作用外，拼接部位還承受局部輪載作用。相應(yīng)設(shè)計措施拓寬工程設(shè)計應(yīng)注意的地方

5、實質(zhì)上也是工程中面臨的技術(shù)難題。上文所述的4個方面之間既有區(qū)別，又有聯(lián)系，某些具有共性的難題可以采用一種措施，而對于同一個難題又可以采用多種措施。除去上文提到的合理設(shè)計新橋主梁截面形式外，還有以下5條措施供設(shè)計人員參考。1）優(yōu)化新梁預(yù)應(yīng)力程度及鋼筋布置設(shè)計上可通過調(diào)整新梁預(yù)應(yīng)力程度及鋼筋布置的方法來控制新橋主梁徐變豎向變形方向的大小。隨著設(shè)計計算水平的增強，不管是懸臂澆筑的連續(xù)箱梁還是預(yù)制的簡支空心板梁，都能通過理論計算來調(diào)整成橋后的梁體線形。因此，在保證結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)上，如能反復(fù)調(diào)整新梁預(yù)應(yīng)力程度及鋼筋布置，可達到新橋線形滿足拼接施工與改善整體結(jié)構(gòu)受力的目的。2）選用合適的混凝土材料設(shè)計時對

6、主梁和拼接部位采用低收縮徐變的混凝土可以減小新舊主梁收縮徐變差異帶來的不利影響。石雪飛等人通過建立實橋有限元模型，對比分析得到：相同拼接時間下，采用低收縮徐變混凝土的新橋結(jié)構(gòu)在恒載作用下關(guān)鍵部位的彎矩值比普通混凝土的小20%40%。3）合理設(shè)計樁基礎(chǔ)高速公路梁橋大量使用樁基礎(chǔ)，合理設(shè)計樁基礎(chǔ)能有效控制新舊橋基礎(chǔ)沉降差異。劉丹對鉆孔灌注樁基礎(chǔ)沉降變形及控制進行過研究，提出了3條設(shè)計建議：a）樁基礎(chǔ)設(shè)計時應(yīng)在保證樁基承載力的基礎(chǔ)上，樁長與樁徑之比宜選擇為較低值，對于較長的樁，增加樁徑比增加樁長對控制沉降更為有效；b）在邊界條件許可的情況下，群樁宜采用較大的樁間距；c）采用變截面樁、擴底樁等異形樁可

7、降低樁基沉降。4）選擇合適的拼接時機延長拼接時間會減少新舊橋混凝土收縮徐變和基礎(chǔ)沉降差異，但是對于使用充足預(yù)應(yīng)力的新梁，如果過度地延長拼接時間，會造成新梁上拱過大，影響拼接施工；再者，延長拼接時間也會給高速公路交通組織造成困難，影響沿線經(jīng)濟發(fā)展。因此，只有通過準確計算，把各個因素的影響值量化出來，充分權(quán)衡，才能確定合理的拼接時機。中國高速公路新舊橋梁拼接時機選在新橋完成后的36個月，在工程允許的情況下，盡可能選擇在6個月以后進行新舊橋梁的連接。5）選擇合適的拼接方式新舊橋的拼接總體上可分為剛接、鉸接和半剛性連接3種方式。從橋梁設(shè)計理論上講，剛性連接是一種既能傳遞彎矩又能傳遞剪力的連接方式，又稱

8、為強連接；鉸接連接是一種只傳遞剪力的連接，也成為弱連接；半剛性連接方式介于上述兩種連接之間，不僅能傳遞剪力，還能夠傳遞部分彎矩。合適的拼接方式能夠較好的解決收縮徐變、基礎(chǔ)沉降差異引起的整體結(jié)構(gòu)包括拼接部位本身的附加內(nèi)力和變形問題，又能確保運營中拼接部位本身的附加內(nèi)力和變形問題，又能確保運營中拼接部位上橋面鋪裝的平順完整。對于具體橋梁，往往結(jié)合橋梁所處的地質(zhì)條件、橋面鋪裝類型和計算確定。橋梁拓寬的總體原則1）新橋的結(jié)構(gòu)形式、跨徑布置、橋長原則上和舊橋相同，采用上部連接、下部不連接的連接方式；2）在施工時應(yīng)采取必要的技術(shù)措施（接縫材料和施工工藝）保證接縫的施工質(zhì)量，比如采用低收縮低徐變混凝土材料等

9、；3）新建橋梁的基礎(chǔ)設(shè)計與施工應(yīng)盡量避免擾動舊橋基礎(chǔ)，并采取必要措施減少新橋的沉降，控制新橋沉降是保證新舊橋梁縱向接縫受力良好的關(guān)鍵之一。4）新舊橋縱向接縫必須保證新舊橋梁共同承擔汽車荷載，變形協(xié)調(diào)，防止橋面產(chǎn)生縱向裂縫和接縫兩側(cè)出現(xiàn)高差，影響行車安全。5）施工簡便易行，盡量不干擾既有橋梁交通，同時考慮既有交通振動對縱向接縫混凝土養(yǎng)護成型的影響。6）拓寬橋梁的荷載等級不應(yīng)低于既有橋梁。由于既有橋梁的荷載等級一般都比較小，或者不能滿足現(xiàn)有交通流量的要求，因此在舊橋拓寬時，應(yīng)結(jié)合舊橋加固改造進行。加寬橋與原橋之間橫向連接方式是關(guān)系到橋梁加寬成功與否的主要因素。橋梁加寬的橫向連接有3種方式：1）上、

10、下部構(gòu)造均不連接；2）上、下部構(gòu)造均連接；3）上部構(gòu)造連接，下部構(gòu)造不連接；1）上、下部構(gòu)造均不連接為使拓寬橋與原橋各自受力明確、互不影響，減小連接的施工難度，橋梁拓寬部分與原橋的上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)均不連接，新、老結(jié)構(gòu)之間留工作縫，橋面瀝青混凝土鋪裝層連續(xù)攤鋪。該連接方案簡化了施工程序，消除了連接的技術(shù)問題，但在汽車活載作用下兩橋主梁產(chǎn)生不均衡撓度以及拓寬橋大于原橋的后期沉降，可能會造成連接部位瀝青鋪裝層破壞形成縱向裂縫和橫橋向錯臺，影響行車舒適性、安全性和橋面外觀，增加后期的養(yǎng)護維修工作。一、結(jié)構(gòu)不連接1.1 縱縫主要功能1、新舊橋主梁不連接，一般采取新老結(jié)構(gòu)間保留一條縱縫，縱縫應(yīng)具有以下功

11、能：。1）縱向通縫在舊橋結(jié)構(gòu)計算中并非最不利荷載位置，而加寬后的橋梁作用于通縫邊緣，外力荷載可能超過原結(jié)構(gòu)的懸臂根部承載能力不足或裂縫寬度過大，使原結(jié)構(gòu)破壞或影響其耐久性。2）新老橋不相連接，需考慮橋梁翼緣懸臂端部在汽車荷載作用下的最大變形是否滿足正常使用要求，即保證在正常運營條件下新老橋在接縫處的錯位不能過大。3）減小新舊橋不均勻沉降所引起的橋面破壞；4）連接新舊橋，需保證橋面排水通暢；1.2 縱縫的處理方式縱縫的處理主要有采用瀝青和木條填充、采用鋼板包邊、采用橋面連續(xù)以及采用縱向伸縮縫連接等幾種方式。1.2.1采用瀝青和木條填充在長期車輪的碾壓下，采用這種方式會使得新舊橋邊緣處很容易出現(xiàn)啃

12、邊現(xiàn)象。同時新舊橋在汽車荷載作用下的撓度差異也會在接縫處反映出來，使得瀝青和木板條的填充失效，導(dǎo)致行車條件變差，加重后期養(yǎng)護維修的任務(wù)。這一做法僅在早期的一些中小跨徑橋梁的拓寬中進行了嘗試性的使用。廣佛高速公路在1997年擴建時，多數(shù)橋梁采用了上述的不連接方案，運營結(jié)果表明橋面鋪裝層極易破壞，縱向裂縫隨著瀝青鋪裝層啃邊現(xiàn)象的發(fā)展而日益擴大，嚴重影響行車安全和路容美觀。從2002年開始，廣佛高速公路開始實施橋面連續(xù)工程來解決這一問題。 圖1(a)不連接拓寬效果 (b)連接與不連接效果對比1.2.2 采用鋼板包邊將接縫兩側(cè)翼緣用鋼板進行包裹可以解決前述啃邊問題，但這種方式僅適用于剛性橋面，也不能解

13、決新舊橋撓度差的問題，在高速行車時還容易導(dǎo)致車輪打滑，降低了行車安全性。此法曾應(yīng)用于廣州北環(huán)高速改造工程中。1.2.3 采用橋面連續(xù)這避免了新舊橋完全不連接而出現(xiàn)的啃邊現(xiàn)象，也規(guī)避了外包鋼板帶來的行車打滑問題。但新舊橋活載撓度差仍然存在，使得結(jié)構(gòu)在長期運營中不可避免地出現(xiàn)接縫處橋面鋪裝出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象，為后期養(yǎng)護維修帶來隱患，因而僅適用于橋梁跨徑較小、主梁相對撓度較小的情況。俄羅斯有關(guān)規(guī)范規(guī)定適用年限不小于10年的橋梁結(jié)構(gòu)才允許采用這種連接方式。濟南G309線小港溝中橋、小港溝小橋、小龍?zhí)么髽?、土河中橋?座橋梁為2004年道路加寬的橋梁，橋梁加寬部分與原橋的上部構(gòu)造、下部構(gòu)造不連接，新老結(jié)構(gòu)之

14、間留有工作縫，橋面瀝青混凝土鋪裝層連續(xù)攤鋪。但隨著近幾年流量的劇增及重車的增多，梁板在車輛行駛時產(chǎn)生不同的撓曲變形，形成縱向裂紋，裂紋隨著時間的增長長生2030cm的破碎，若不及時處理，將會造成更大的損壞而影響行車安全。 圖2 橋梁縱縫破壞照片下圖為銀古高速公路銀川黃河大橋拓寬時采用新舊橋不連接橋面連續(xù)的比選方案。 圖3 銀川黃河大橋雙側(cè)拓寬橫斷面 圖4 比選方案：橋面縱向預(yù)切縫構(gòu)造圖（單位：cm）施工步驟如下：（1）鋪裝整體化混凝土?xí)r，在接縫處設(shè)一層厚為2cm的模板，使混凝土不漏入縫中，并如圖所示設(shè)置鋼筋網(wǎng)，順橋向間距為15cm。（2）在整體化混凝土上鋪一層防水布（60g/m2）的丙侖無紡布

15、上涂兩遍YW-1型聚合物橋面防水材料）做的U形槽。防水布總寬為50cm，縫兩邊各鋪20cm，其余10cm鋪入U形槽內(nèi)。鋪設(shè)時混凝土表面必須干燥，上刷一層聚氨脂涂料以利粘結(jié)。鋪完后在縫內(nèi)填塞瀝青麻絮。（3）按常規(guī)鋪設(shè)橋面瀝青混凝土。（4）正對接縫中部用輪鋸將瀝青混凝土橋面鋸縫4.55cm深，縫寬以3mm為宜。切縫完成后，在縫中灌兩遍乳化瀝青并嵌入薄金屬片（4.5mm×2mm）。本方案的特點是造價低，能較好地消除新、舊橋震動對彼此產(chǎn)生的不良影響，能適應(yīng)新舊橋由于活載的不均衡作用產(chǎn)生的彈性變形；但運營期間，特別是在冬季，由于頻繁的豎向彈性變形，可能會導(dǎo)致接縫處路面嚴重裂縫，嵌入縫內(nèi)的薄金屬

16、片與瀝青混凝土剝離，影響行車安全。經(jīng)與縱向伸縮縫比選，最終采用縱向伸縮縫方案。1.2.4采用縱向伸縮縫連接采用縱向伸縮縫能直接解決新舊橋梁縱向接縫的問題?？v向伸縮縫能利用自身構(gòu)造很好地適應(yīng)新舊橋主梁間的縱向和豎向變形差，使新舊橋變形平順過渡，優(yōu)化行車條件，而某些伸縮縫還在表面作了防滑處理，可保障雨雪天氣行車安全。目前應(yīng)用較多的是英國Britflex系列縱向伸縮縫，如圖5所示。 圖5 Britflex LJ型縱向伸縮縫 圖6 橋梁拓寬專用縱向伸縮縫圖6所示的AGLJ是意大利Agom公司推出的一種橋梁拓寬專用縱向伸縮縫，其表面進行了防滑處理。這種伸縮縫出了能適應(yīng)新舊橋主梁在縱向的任意變形外，還能容

17、許30mm的橫向位移，也相對經(jīng)濟。 圖7 Agom AGLJ型縱向伸縮縫EMR樹脂彈性混凝土伸縮裝置主要由4大部件：密封橡膠條、承載型鋼、焊接在型鋼上的錨固鋼筋和EMR樹脂彈性混凝土組成。此伸縮裝置是河北駿途工程技術(shù)有限公司與英國ASL國際旗下專業(yè)方案提供商英國艾斯爾康弛公司（ASL Contracts）合作生產(chǎn)的一種新型彈性混凝土伸縮縫裝置。該型伸縮裝置已獲得英國政府批準，允許在高速公路上使用。英國交通部標準型號為BD33/38。該型伸縮裝置主要原材料EMR彈性混凝土樹脂從艾斯爾康弛公司進口。伸縮裝置由我公司按英國艾斯爾康弛公司技術(shù)規(guī)范生產(chǎn)。由于對伸縮裝置槽口要求僅60-70mm且無須預(yù)設(shè)錨

18、固構(gòu)件。該伸縮裝置特別適用于薄壁梁結(jié)構(gòu)及舊縫改造。在英國、中東及東南亞地區(qū)該產(chǎn)品已成為行業(yè)標準，并在中國的多個重要項目中得到廣泛應(yīng)用。 圖8 EMR樹脂彈性混凝土伸縮裝置為了避免由橋面鋪裝到伸縮縫過渡時出現(xiàn)剛度突變，導(dǎo)致運營中鋪裝的破壞，一般縱向伸縮縫要求采用剛性橋面鋪裝。縱向伸縮縫在歐洲和香港應(yīng)用較為成功，但其造價較高，且需日常維護，在國內(nèi)還沒有得到推廣。濟南G309線小港溝中橋、小港溝小橋、小龍?zhí)么髽?、土河中橋?座橋的改造中，選擇了一種MEGAFLEX橋梁縱向伸縮縫，此種伸縮縫是在MEGAFLEX橫向伸縮縫的基礎(chǔ)上使用高彈性添加劑，在高溫高壓下進行化學(xué)催化，使其彈性提高1.5倍；在石子中

19、加入增塑劑提高石子與MEGAFLEX的結(jié)合力；在施工中加入高強專用纖維，提高抗剪強度1.5倍，以抵抗車輛荷載產(chǎn)生的剪力和彎拉應(yīng)力。該伸縮縫主要由粘結(jié)料、集料、填塞料、抗剪纖維四要素組成。 圖9 Megaflex伸縮縫構(gòu)造圖二、上、下部結(jié)構(gòu)均連接為使拓寬橋與原橋形成完整的整體，減小各種荷載（包括基礎(chǔ)不均勻沉降、汽車活載、溫度荷載等）作用下新老橋連接處產(chǎn)生的過大變形，減小上、下結(jié)構(gòu)某些部位的內(nèi)力，將拓寬橋梁的上部結(jié)構(gòu)與原橋?qū)?yīng)部位橫向通過植筋、澆筑濕接縫等方式連接起來，原橋下部結(jié)構(gòu)的橋墩、橋臺帽梁及系梁也通過植筋技術(shù)將鋼筋和拓寬部分新橋相應(yīng)部位鋼筋連接，然后澆筑混凝土，將新老橋梁連為一體。該方案優(yōu)

20、點試講拓寬橋、原橋之間聯(lián)系成整體，拼接后橋梁整體性較好。同時，也存在如下不足：a）拓寬橋基礎(chǔ)沉降大于舊橋，由此產(chǎn)生的附加內(nèi)力較大，可能會使下部結(jié)構(gòu)帽梁、系梁、橋臺連接處產(chǎn)生裂縫；b）上部結(jié)構(gòu)連接處也可能產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致使用功能下降，維修困難，外觀不雅。若拓寬橋基礎(chǔ)持力層位于堅硬基巖上，基礎(chǔ)沉降值較小，新舊橋之間不會產(chǎn)生過大沉降差，該方案的不利影響不顯著，可較好的發(fā)揮其優(yōu)勢。若基礎(chǔ)持力層位于軟土地基上，拓寬橋基礎(chǔ)沉降明顯大于舊橋，沉降持續(xù)時間較長，使用期間沉降不易穩(wěn)定，則不宜采用該方案。沈大高速公路擴建工程中橋梁橫向拓寬即采用了上述上、下結(jié)構(gòu)均連接的拼接方式。當拓寬橋面較寬時，拓寬橋梁需新建橋墩，

21、若選擇上、下結(jié)構(gòu)均連接的拓寬方案，則需選擇下構(gòu)的連接方法。常用的下構(gòu)連接方法有：植筋連接、設(shè)置角鋼接等，見下圖。蘇嘉杭高速公路擴建中，一座3×13m的空心板梁拼接就采用了此種方式。 圖10 空心板上下部結(jié)構(gòu)拼接圖圖11 濟徐項目2座拓寬橋（NK20+837和NK22+774）蓋梁植筋現(xiàn)場照片采用植筋技術(shù)實現(xiàn)下構(gòu)連接，施工工藝較復(fù)雜，技術(shù)要求較高，連接后新舊橋外觀比較協(xié)調(diào)。設(shè)置角鋼連接施工工藝較簡單，適應(yīng)性強，當蓋梁標高不等時，仍可實現(xiàn)新舊橋下構(gòu)的連接，但影響結(jié)構(gòu)的美觀。 (a)植筋構(gòu)造示意 （b）植筋拓寬下構(gòu)照片 圖12 植筋連接下構(gòu)圖 圖13 蓋梁間設(shè)連接角鋼圖 14 墩頂拓寬斷面

22、圖當拓寬寬度不大、下構(gòu)可滿足要求時，可考慮拓寬翼緣或橫向拓寬墩頂，而不需新建基礎(chǔ)和橋墩。如下圖所示，采用植筋技術(shù)在舊橋墩兩側(cè)各加一個牛腿，在牛腿上加設(shè)新T梁，可縮短工期、節(jié)約投資，避免新舊橋沉降差的不利影響。三、上部構(gòu)造連接，下部構(gòu)造不連接該方式的主要優(yōu)點是：下部結(jié)構(gòu)不連接，拓寬橋與原橋的下構(gòu)內(nèi)力相互不產(chǎn)生影響，上部結(jié)構(gòu)連接對下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力影響很小。但是上部結(jié)構(gòu)連接后由于新老橋梁材料特性的差異將產(chǎn)生附加內(nèi)力，有基礎(chǔ)沉降等原因產(chǎn)生的附加內(nèi)力也使連接部位內(nèi)力增大。以往工程中，常采用如下措施解決上述問題：為減小拓寬橋基礎(chǔ)沉降量，拓寬橋梁盡可能采用樁基，并通過加強地基處理、增加樁長或樁徑等措施盡可

23、能減小基礎(chǔ)沉降；原橋采用擴大基礎(chǔ)時要注意新老基礎(chǔ)間的協(xié)調(diào)性，必要時對原有基礎(chǔ)進行加固；針對上構(gòu)自身產(chǎn)生的較大附加內(nèi)力，可通過連接部位增大配筋并改善結(jié)構(gòu)形式來解決。上部結(jié)構(gòu)連接、下部結(jié)構(gòu)不連接主要方式有：1）新舊橋主梁柔性連接；2）新舊橋主梁半剛性連接；3）新舊橋主梁剛性連接。3.1 新舊橋主梁柔性連接柔性連接是新舊橋主梁之間的一種弱連接方式，該連接方式削弱了新舊橋的連接剛度，后期運營中的收縮、徐變和基礎(chǔ)沉降差，以及行車引起的撓度差均已差異變形的方式在鉸接構(gòu)造出釋放。滬寧高速公路和滬甬杭高速公路拓寬工程中箱梁翼緣連接采用了這種連接方式，其具體構(gòu)造為連接處翼緣混凝土澆筑后在其頂面鋸縫約10cm深，

24、填塞柔性材料，底部預(yù)埋木條或橡膠條，新舊橋翼緣內(nèi)僅有少量鋼筋進行連接，形成不能傳遞彎矩的柔性構(gòu)造。這種構(gòu)造適合柔性路面，如果采用混凝土鋪裝層，這種結(jié)構(gòu)不能起到鉸的作用，不宜采用，而且鉸接方式不能保證后期運營中結(jié)構(gòu)的使用性能，容易造成連接鉸處填塞的木條或橡膠脫落、割縫成對應(yīng)處橋面破損、行車條件惡化，加大后期養(yǎng)護費用。 圖15 箱梁鉸接構(gòu)造示意圖3.2 新舊橋主梁半剛性連接半剛性連接僅削弱了翼緣下部，不僅能傳遞剪力，還能夠傳遞部分彎矩，既能較好地解決收縮、徐變和基礎(chǔ)不均勻沉降引起的開裂，同時具有相當?shù)膭偠龋_保運營中接縫位置不出現(xiàn)撓度差，橋面平順，行車安全。半剛性連接的具體構(gòu)造措施是：A)鑿除舊橋

25、部分翼緣，新舊橋翼緣通過搭接鋼筋連接，澆筑連接帶混凝土后，在其底緣人工割縫10cm，填塞橡膠止水條；B）新舊橋翼緣通過焊接鋼板連接，使其僅能傳遞一定的豎向剪力，同時具有一定的轉(zhuǎn)動剛度。主梁連接后在橋面鋪裝上通過加密鋪裝層鋼筋和采用高性能混凝土實現(xiàn)半剛性連接。2002年，廣佛高速公路改造工程連續(xù)箱梁采用了方法A的連接方法，目前運營良好，而方法B目前只是一個設(shè)想，未有實踐例子。 圖16 廣佛高速公路湖州大橋橫斷面（a）一般構(gòu)造圖（b）鋼筋圖 圖17 廣佛高速公路湖州大橋拼接大樣圖3.3 新舊橋主梁剛性連接相比于鉸接和半剛性連接，新舊橋采用剛性連接是最理想的方案，既避免了設(shè)置縱向伸縮縫的昂貴造價和設(shè)

26、置柔性或半剛性連接的復(fù)雜構(gòu)造，又可以確保橋面平順、行車安全。但是，新舊橋剛新連接技術(shù)難度最大，混凝土收縮徐變、橋墩沉降以及行車帶來的新舊橋變形差都會轉(zhuǎn)化為內(nèi)力，對結(jié)構(gòu)的局部受力和整體受力形成較大的影響，隨著跨徑的增大，這種影響會變得更加顯著。在公路上橋梁的拓寬工程中，簡支空心板梁和T梁的剛性連接技術(shù)已經(jīng)比較成熟，形成了一套較成熟的連接構(gòu)造和施工工藝。下圖為簡支空心板和T梁連接的典型構(gòu)造，在國內(nèi)中小跨徑橋梁的拓寬改造中得到廣泛地應(yīng)用，沈大、滬寧、滬杭甬和廣佛高速公路的拓寬改造中空心板和T梁的連接都采用了這種方式。但是目前并未對空心板接縫高度的選取和縱橫向鋼筋的型號和數(shù)量進行比較深入的研究，不同跨

27、度的空心板都采用相同接縫高度和鋼筋配置，不盡合理。而T梁連接中，需要仔細分析連接橫隔板和舊橋橫隔板受力狀態(tài)，以確定連接橫隔板的剛度和舊橋橫隔板是否需要加固。 （a）簡支板加寬斷面圖 （b）鋼筋構(gòu)造圖 圖18 簡支板橋加寬示意圖 圖19 滬杭甬高速公路空心板拼接縫現(xiàn)場施工 （a）簡支T梁加寬斷面圖 （b）簡支T梁加寬斷面圖 圖20 T梁間橫隔板連接 （a）簡支空心板與T梁加寬斷面圖 （b）T梁與空心板間拼接 圖21 簡支空心板與T梁拼寬圖相對于板梁和T梁連接技術(shù)的成熟，常用的箱梁的剛性連接并沒有得到廣泛認可，美國、日本和歐洲的一些國家在這方面積累了一定的經(jīng)驗，美國加利福利亞州交通運輸管理署在對其

28、轄區(qū)內(nèi)橋梁進行拓寬時的指導(dǎo)意見書中肯定了新舊橋剛性連接的必要性并推薦了箱形結(jié)構(gòu)的典型構(gòu)造，如下圖所示。 （a）構(gòu)造一 （b）構(gòu)造二 圖22 箱梁剛性連接構(gòu)造示意圖不過，中小跨徑混凝土箱梁剛性連接在國外并不多見，在我國尚未見此類連接完成的橋梁拓寬先例。許有勝通過模型試驗和有限元計算比較了兩跨連續(xù)箱梁拼寬剛性連接和鉸接的受力性能差異，論證了剛性連接的優(yōu)越性，認為沉降控制在5mm內(nèi)，可以試試剛性連接，并在深圳107國道松崗高架橋的拓寬改造的箱梁連接采用剛性連接的設(shè)計方案，但由于舊橋未加固，目前縱向接縫還沒有連接。袁磊通過計算對預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋拓寬的剛接可能性進行了研究，論證了其可行性。 圖23

29、 松崗高架橋（箱梁）待剛性連接接縫3.4 其他加寬方式鋼-混凝土組合梁橋。通過剪力鍵對混凝土橋面板與鋼梁之間因溫度和收縮徐變引起的變形差進行協(xié)調(diào)，使新舊橋很好地實現(xiàn)剛性連接。例如，美國在舊橋鋼梁腹板和底板上鉆孔、橋面板現(xiàn)澆實現(xiàn)了新舊橋主梁的剛性連接。預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁拓寬的SBWM（Strutted Box Widening Method）和SGWM(Strutted Girder Widening Method）法為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的拓寬提供了一種思路。SBWM和SGWM法本質(zhì)上都是利用撐桿來支撐加寬橋的橋面，應(yīng)用于現(xiàn)澆橋梁加寬的稱SBWM法，應(yīng)用于預(yù)制橋梁加寬中稱SGWM法。下圖為8

30、5;45m連續(xù)梁在使用中采用SBWM法拓寬的步驟。 圖24 橋梁立面 圖25 預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁加寬采用SBWM法拓寬步驟（單位：cm） 圖26 縱向體外鋼束斷面圖圖27 各階段橫向鋼束圖階段一為2車道+路肩，橋梁前后共加7.32m。階段二維安裝體外受壓撐桿加寬橋面，并安裝張拉增加的頂板橫向體內(nèi)預(yù)應(yīng)力束和腹板縱向預(yù)應(yīng)力束，拓寬為3車道+路肩。階段三為橋面板通過加大懸臂再次拓寬，并在此安裝、張拉增加的橫向體內(nèi)預(yù)應(yīng)力束和縱向體外預(yù)應(yīng)力束，拓寬為4車道+路肩。SBWM法加寬預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁具有高度的靈活性，為預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的拓寬提供了一種新思路。美國和加拿大的縱多橋梁都采用了這種拓寬方式。但是，

31、對于雙線雙幅類的橋梁，需要早期規(guī)劃時在兩幅橋之間預(yù)留足夠的橫向?qū)挾?。直接拓寬法。瑞士Versoix Bridge是一座跨徑布置為36+64+36m的雙片式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁橋，橋面布置為兩車道。該橋在拓寬時先拆除了內(nèi)外側(cè)的翼緣，再講外側(cè)腹板加厚，加寬翼緣，并用金屬桿為外側(cè)較寬的翼緣提供支撐。該橋施工和使用階段的檢測結(jié)果都顯示，新舊結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)合良好，結(jié)構(gòu)使用性能正常。 圖28 瑞士Versoix Bridge主梁的拓寬方式因橋上車流量大、通行快，若采用緊鄰舊橋現(xiàn)澆加寬的方式，整個施工期間，干擾了原橋的正常通行能力，且不利于通行和施工安全。若利用加寬橋梁一側(cè)的空閑場地現(xiàn)澆上部結(jié)構(gòu)，待加寬橋梁下

32、部結(jié)構(gòu)施工完畢后，整體橫向移動上部結(jié)構(gòu)就為，則會將上述的不利影響降至最低。滬寧高速公路上的塘河大橋，其橋型圖及斷面圖如下圖所示。 圖29 現(xiàn)有箱梁截面尺寸（單位：cm）其施工階段示意如下圖所示。 圖30 上部結(jié)構(gòu)橫向平移加寬施工步驟圖四、控制因素4.1 對舊橋受力狀態(tài)的影響對橋梁拓寬拼接后，首先需要關(guān)注原橋受力特性是否改變，能否適合現(xiàn)行規(guī)范荷載等級的要求。4.2 新舊橋基礎(chǔ)不均勻沉降對拓寬橋梁受力特性的影響 新舊橋拼接時，舊橋沉降已基本發(fā)生，而新橋的還在發(fā)展之中，這種隨時間變化的差異會改變整體結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為，設(shè)計時需分析研究兩橋共同受力的相互影響。4.3 混凝土收縮徐變齡期差對拓寬橋梁受力特性的影響 新舊橋拼接時，舊橋主梁混凝土收縮徐變已基本發(fā)生，而新橋的還在發(fā)展之中，這種隨時間變化的差異會改變整體結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為，設(shè)計時需分析研究兩橋共同受力的相互影響。4.4 設(shè)計規(guī)范對橋梁拓寬的影響對橋梁進行拼寬設(shè)計時，存在部分橋梁修建時間較早，按老規(guī)范進行設(shè)計的情況。對此，需