箱梁宽度拼接技术分析.docx

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1、箱梁拼宽技术分析汇报公路、市政道路桥梁以混凝土梁式桥为主，拓宽普遍采用的做法是在旧桥的一侧或两侧建造新桥，然后将新旧桥在横向上连接，此法称为整体式断面拓宽法。采用此种拓宽措施的工程（不包括只在新旧桥桥面铺装层持续口勺情形）在设计思绪上与新建工程不一样，应意识到其特殊性，并采用恰当的技术措施。设计的前期准备桥梁拓宽是建立在旧桥基础之上的,一般而言，旧桥已建成通车数年。拓宽工程设计前，应对旧桥现实状况进行全面调查，包括桥梁检测、荷载试验和分析计算，对旧桥的承载能力与可靠度进行全面的评价。确定旧桥存在安全隐患的,必须加固改造;工程质量不符合规定规定的,必须拆除重建。对桥梁拆除与否应谨慎，对综合评估等

2、级过低H勺桥梁应以检测为根据。对不得不拆的，应坚决拆除，防止安全隐患。综上所述，对旧桥的检测评估是扩宽工程设计的第一步。设计注意事项新旧桥形成整体构造后，两桥的力学性能均与独立的桥梁不一样，因此拓宽工程设计有其特殊之处，应注意如下四个方面。1）应尽量改善旧桥受力状态以持续箱梁为例，新I口箱梁之间的荷载横向分布可通过合理设计新箱梁H勺截面形式来调整。温庆杰认为，当新旧箱梁之间的连接板与旧箱梁的刚度为定值时，新旧箱梁的刚度比值越大，分派到旧梁上的I荷载就越小；新旧箱梁的刚度比值不不小于2时对两者之间的荷载横向分布影响较大，而刚度比值不小于4后影响则较小。因此在旧箱梁截面尺寸为确定值的状况下，通过设

3、计新箱梁合理的截面形式，可以减小旧箱梁承受车辆荷载的大小。2）应保证上部构造拼接顺利施工拼接施工受两桥上部构造平面位置与高程的影响，新桥主梁往往使用充足预应力，由于混凝土的徐变作用，拼接前会出现伴随时间延长逐渐增大的上拱，假如上拱过大，势必导致其纵向线形和旧桥主梁无法匹配，影响拼装施工。一般而言，徐变上拱度在预应力张拉后的23年内伴随时间的进展而增长，在23年后基本趋于稳定，初期增长很快，后期逐渐减慢。新旧上部构造的拼接时机往往处在初期阶段，因此，为了防止上拱过大，新桥主梁设计时可采用调整预应力水平和钢筋布置的措施。实际施工中，一旦出现上拱过大，宜及早进行部分桥面铺装层的施工，或采用压重措施，

4、压重对主梁最大上拱截面产生的弯矩可控制在设计上二期恒载产生的弯矩值附近。3）拼接后两桥受力变形的互相影响新旧桥拼接时，旧桥主梁混凝土收缩徐变和基础沉降已基本发生，而新桥的还在发展之中，这种随时间变化的差异会变化整体构造的力学行为，设计时需分析研究两桥共同受力的互相影响。4）应重视拼接部位的受力分析拼接部位是整体构造中最脆弱的部位，开裂后还会导致其上桥面铺装的反射裂缝，影响行车效果；同步，其作为新、旧桥梁之间的重要连接传力构件，为使其可以安全可靠地工作，需要对其进行承载能力极限状态和正常使用极限状态构造验算。除新旧桥混凝土收缩徐变和基础沉降差异作用外，拼接部位还承受局部轮载作用。对应设计措施拓宽

5、工程设计应注意的地方实质上也是工程中面临的技术难题。上文所述的4个方面之间既有区别，又有联络，某些具有共性Fl勺难题可以采用一种措施，而对于同一种难题又可以采用多种措施。除去上文提到的合理设计新桥主梁截面形式外，尚有如下5条措施供设计人员参照。1）优化新梁预应力程度及钢筋布置设计上可通过调整新梁预应力程度及钢筋布置的措施来控制新桥主梁徐变竖向变形方向的大小。伴随设计计算水平口勺增强,不管是悬臂浇筑的持续箱梁还是预制的简支空心板梁,都能通过理论计算来调整成桥后的梁体线形。因此，在保证构造安全的基础上，如能反复调整新梁预应力程度及钢筋布置，可到达新桥线形满足拼接施工与改善整体构造受力的目的。2）选

6、用合适口勺混凝土材料设计时对主梁和拼接部位采用低收缩徐变的混凝土可以减小新旧主梁收缩徐变差异带来的不利影响。石雪飞等人通过建立实桥有限元模型，对比分析得到：相似拼接时间下，采用低收缩徐变混凝土的新桥构造在恒载作用下关键部位的弯矩值比一般混凝土的小20%40%。3）合理设计桩基础高速公路梁桥大量使用桩基础，合理设计桩基础能有效控制新旧桥基础沉降差异。刘丹对钻孔灌注桩基础沉降变形及控制进行过研究，提出了3条设计提议：a）桩基础设计时应在保证桩基承载力的基础上，桩长与桩径之比宜选择为较低值，对于较长的桩，增长桩径比增长桩长对控制沉降更为有效；b）在边界条件许可的状况下，群桩宜采用较大的桩间距；c）采

7、用变截面桩、扩底桩等异形桩可减少桩基沉降。4）选择合适的拼接时机延长拼接时间会减少新旧桥混凝土收缩徐变和基础沉降差异，不过对于使用充足预应力的新梁，假如过度地延长拼接时间，会导致新梁上拱过大，影响拼接施工；再者，延长拼接时间也会给高速公路交通组织导致困难，影响沿线经济发展。因此，只有通过精确计算，把各个原因的影响值量化出来，充足权衡，才能确定合理的拼接时机。中国高速公路新旧桥梁拼接时机选在新桥完毕后的36个月，在工程容许的状况下，尽量选择在6个月后来进行新旧桥梁的连接。5）选择合适的!拼接方式新旧桥的拼接总体上可分为刚接、较接和半刚性连接3种方式。从桥梁设计理论上讲,刚性连接是一种既能传递弯矩

8、又能传递剪力的连接方式，又称为强连接：钱接连接是一种只传递剪力的连接,也成为弱连接;半刚性连接方式介于上述两种连接之间，不仅能传递剪力，还可以传递部分弯矩。合适的拼接方式可以很好的处理收缩徐变、基础沉降差异引起的整体构造包括拼接部位自身於）附加内力和变形问题，又能保证运行中拼接部位自身於）附加内力和变形问题，又能保证运行中拼接部位上桥面铺装的平顺完整。对于详细桥梁，往往结合桥梁所处的地质条件、桥面铺装类型和计算确定。桥梁拓宽的总体原则1）新桥H勺构造形式、跨径布置、桥长原则上和旧桥相似，采用上部连接、下部不连接的连接方式；2）在施工时应采用必要的）技术措施（接缝材料和施工工艺）保证接缝的施工质

9、量，例如采用低收缩低徐变混凝土材料等;3）新建桥梁日勺基础设计与施工应尽量防止扰动旧桥基础，并采用必要措施减少新桥的沉降，控制新桥沉降是保证新旧桥梁纵向接缝受力良好的关键之一。4）新旧桥纵向接缝必须保证新旧桥梁共同承担汽车荷载，变形协调，防止桥面产生纵向裂缝和接缝两侧出现高差，影响行车安全。5）施工简便易行，尽量不干扰既有桥梁交通，同步考虑既有交通振动对纵向接缝混凝土养护成型的影响。6）拓宽桥梁的荷载等级不应低于既有桥梁。由于既有桥梁的荷载等级一般都比较小，或者不能满足既有交通流量的规定，因此在旧桥拓宽时，应结合旧桥加固改造进行。加宽桥与原桥之间横向连接方式是关系到桥梁加宽成功与否的重要原因。

10、桥梁加宽口勺横向连接有3种方式：1）上、下部构造均不连接；2）上、下部构造均连接；3）上部构造连接，下部构造不连接；1）上、下部构造均不连接为使拓宽桥与原桥各自受力明确、互不影响，减小连接的施工难度，桥梁拓宽部分与原桥的上部构造和下部构造均不连接，新、老构造之间留工作缝，桥面沥青混凝土铺装层持续摊铺。该连接方案简化了施工程序，消除了连接的技术问题，但在汽车活载作用下两桥主梁产生不均衡挠度以及拓宽桥不小于原桥的后期沉降，也许会导致连接部位沥青铺装层破坏形成纵向裂缝和横桥向错台，影响行车舒适性、安全性和桥面外观，增长后期Fl勺养护维修工作。一、构造不连接1.1纵缝重要功能1、新旧桥主梁不连接，一般

11、采用新老构造间保留一条纵缝，纵缝应具有如下功能:。1）纵向通缝在旧桥构造计算中并非最不利荷载位置,而加宽后的桥梁作用于通缝边缘，外力荷载也许超过原构造的悬臂根部承载能力局限性或裂缝宽度过大,使原构造破坏或影响其耐久性。2）新老桥不相连接，需考虑桥梁翼缘悬臂端部在汽车荷载作用下的最大变形与否满足正常使用规定，即保证在正常运行条件下新老桥在接缝处H勺错位不能过大。3）减小新旧桥不均匀沉降所引起的桥面破坏；4）连接新旧桥，需保证桥面排水畅通；1.2纵缝的处理方式纵缝的处理重要有采用沥青和木条填充、采用钢板包边、采用桥面持续以及采用纵向伸缩缝连接等几种方式。采用沥青和木条填充在长期车轮的碾压下，采用这

12、种方式会使得新旧桥边缘处很轻易出现啃边现象。同步新旧桥在汽车荷载作用下的挠度差异也会在接缝处反应出来，使得沥青和木板条口勺填充失效,导致行车条件变差，加重后期养护维修的任务。这一做法仅在初期的某些中小跨径桥梁日勺拓宽中进行了尝试性的使用。广佛高速公路在1997年扩建时，多数桥梁采用了上述的不连接方案，运行成果表明桥面铺装层极易破坏，纵向裂缝伴随沥青铺装层啃边现象的发展而日益扩大，严重影响行车安全和路容美观。从2023年开始，广佛高速公路开始实行桥面持续工程来处理这一问题。图1(a)不连接拓宽效果(b)连接与不连接效果对比1.2.2采用钢板包边将接缝两侧翼缘用钢板进行包裹可以处理前述哨边问题,但

13、这种方式仅合用于刚性桥面,也不能处理新旧桥挠度差的J问题，在高速行车时还轻易导致车轮打滑，减少了行车安全性。此法曾应用于广州北环高速改造工程中。1.2.3采用桥面持续这防止了新旧桥完全不连接而出现的啃边现象，也规避了外包钢板带来的行车打滑问题。但新旧桥活载挠度差仍然存在，使得构造在长期运行中不可防止地出现接缝处桥面铺装出现开裂的现象，为后期养护维修带来隐患，因而仅合用于桥梁跨径较小、主梁相对挠度较小的状况。俄罗斯有关规范规定合用年限不不不小于23年的桥梁构造才容许采用这种连接方式。济南G309线小港沟中桥、小港沟小桥、小龙堂大桥、土河中桥等4座桥梁为2023年道路加宽的桥梁，桥梁加宽部分与原桥

14、的上部构造、下部构造不连接，新老构造之间留有工作缝，桥面沥青混凝土铺装层持续摊铺。但伴随近几年流量的剧增及重车日勺增多，梁板在车辆行驶时产生不一样他!挠曲变形,形成纵向裂纹,裂纹伴随时间的增长长生2030CmrJ破碎，若不及时处理，将会导致更大In损坏而影响行车安全。图2桥梁纵缝破坏照片下图为银古高速公路银川黄河大桥拓宽时采用新旧桥不连接桥面持续的比选方案。图3银川黄河大桥双侧拓宽横断面图4比选方案：桥面纵向预切缝构造图（单位：Cm）施工环节如下：（1）铺装整体化混凝土时，在接缝处设一层厚为2cmH勺模板，使混凝土不漏入缝中,并如图所示设置钢筋网，顺桥向间距为15cm。(2)在整体化混凝土上铺

15、一层防水布(60gm2)的丙仑无纺布上涂两遍YWT型聚合物桥面防水材料)做的U形槽。防水布总宽为50cm,缝两边各铺20cm,其他IOcm铺入U形槽内。铺设时混凝土表面必须干燥，上刷一层聚氨脂涂料以利粘结。铺完后在缝内填塞沥青麻絮。(3)按常规铺设桥面沥青混凝土。(4)正对接缝中部用轮锯将沥青混凝土桥面锯缝4.55cm深，缝宽以3mm为宜。切缝完毕后，在缝中灌两遍乳化沥青并嵌入薄金属片(4.5mmX2mm),本方案口勺特点是造价低，能很好地消除新、旧桥震动对彼此产生的不良影响，能适应新旧桥由于活载的不均衡作用产生的)弹性变形：但运行期间，尤其是在冬季，由于频繁的竖向弹性变形，也许会导致接缝处路

16、面严重裂缝，嵌入缝内的薄金属片与沥青混凝土剥离，影响行车安全。经与纵向伸缩缝比选，最终采用纵向伸缩缝方案。1.2.4采用纵向伸缩缝连接采用纵向伸缩缝能直接处理新旧桥梁纵向接缝的问题。纵向伸缩缝能运用自身构造很好地适应新旧桥主梁间的纵向和竖向变形差，使新旧桥变形平顺过渡，优化行车条件，而某些伸缩缝还在表面作了防滑处理，可保障雨雪天气行车安全。目前应用较多的是英国Britflex系列纵向伸缩缝，如图5所示。图5 BritflCXLJ型纵向伸缩缝图6桥梁拓宽专用纵向伸缩缝图6所示BAGLJ是意大利Agom企业推出的一种桥梁拓宽专用纵向伸缩缝,其表面进行了防滑处理。这种伸缩缝出了能适应新旧桥主梁在纵向