胡鐵山　何博文

(1.湖北省交通規(guī)劃設(shè)計院　武漢　430051；　2.中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司　武漢　430056)

新標準下普通公路單幅標準跨徑橋梁改擴建總體設(shè)計方案探討

胡鐵山1何博文2

(1.湖北省交通規(guī)劃設(shè)計院武漢430051；2.中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司武漢430056)

摘要隨著經(jīng)濟建設(shè)和路橋事業(yè)的發(fā)展，我國公路基礎(chǔ)建設(shè)重點向普通公路改擴建轉(zhuǎn)移；加上新標準的實施，使得橋梁改擴建成為普通公路改擴建的重點及難點。文中總結(jié)了新標準對橋梁改擴建的新要求，確定了橋梁改擴建的原則，通過具體工程實例探討了橋梁主體結(jié)構(gòu)和橋面鋪裝的改擴建方案。

關(guān)鍵詞新標準普通公路橋梁工程橋梁拓寬橋面鋪裝

近年來，我國公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)迅速發(fā)展，公路營運里程大大提高，截至2011年底，全國公路總里程達到410.6萬km，其中國家高速公路6.4萬km，普通國道10.6萬km。未來規(guī)劃國家高速公路11.8萬km，其中已建成7.1萬km，在建約2.2萬km，待建約2.5萬km，分別占60%、19%和21%；未來規(guī)劃普通國道26.5萬km，其中利用原國道10.4萬km、原省道12.4萬km、原縣鄉(xiāng)道2.9萬km，合計占規(guī)劃里程的97%，其余3%約0.8萬km需要新建；達到二級及以上技術(shù)標準的普通國道路線約占60%，按照未來基本達到二級及以上標準測算，共約10萬km需要升級改造[1]。從長期來看，我國高等級公路建設(shè)將逐步放緩，國家將進一步將投資重點轉(zhuǎn)移到普通國省干線的改造上，加大國省道改造力度，提升技術(shù)等級，重點提高國省道二級及以上公路比例，加快實施縣通二級公路建設(shè)，更好地在國民經(jīng)濟增長和人民生活水平提高方面發(fā)揮重要的作用。

在普通公路的改擴建過程中，橋梁的改擴建是公路升級的瓶頸工程，并且多為單幅標準跨徑橋梁。對于老橋，如果拆除重建，不僅會嚴重影響現(xiàn)狀交通，而且還有造價高、工期長等弊端。因此，如老橋經(jīng)過升級改造后能滿足當前規(guī)范及荷載要求，可以對老橋進行改擴建。

本文以普通公路橋梁改擴建作為工程背景，對新標準下普通公路單幅標準跨徑橋梁主體結(jié)構(gòu)與橋面鋪裝改擴建方案進行探討。

1　新標準對橋梁改擴建的規(guī)定

2014版《公路工程技術(shù)標準》(以下稱為《新標準》)于2015年1月1日起施行，其在2003版《公路工程技術(shù)標準》基礎(chǔ)上，做了相應(yīng)的修改調(diào)整，且對普通公路標準跨徑橋梁改擴建有了新的要求，主要包括以下方面[2-3]。

(1) 荷載等級。將原規(guī)范中二級公路的荷載等級由公路-II級調(diào)整為公路-I級，其他不變。

(2) 荷載標準。將原規(guī)范中當橋涵計算跨徑小于或等于5m時公路-I級車道荷載中的集中荷載Pk由180kN調(diào)整為270kN，其他不變。

(3) 橫向車道布載系數(shù)。增加橫向布載車道數(shù)為1條時的橫向車道布載系數(shù)，為1.2。

(4) 設(shè)計原則。安全、耐久、適用、環(huán)保、經(jīng)濟和美觀，增加了耐久原則，強調(diào)全壽命設(shè)計。

(5) 橋涵改擴建規(guī)定：

①新建橋涵(含拼接新建部分)應(yīng)滿足現(xiàn)行設(shè)計標準的要求。

②對直接利用的原有橋涵，應(yīng)進行檢測評估并滿足原設(shè)計荷載標準要求，二、三、四級公路提高等級時其極限承載能力應(yīng)滿足或采用加固措施后滿足現(xiàn)行標準規(guī)范的要求。

③拼接加寬利用的原有橋涵，應(yīng)進行檢測評估并滿足原設(shè)計荷載標準要求，且其極限承載能力應(yīng)滿足或采取加固措施后滿足現(xiàn)行標準的要求。

④整體拼接橋梁的橋下凈空，不應(yīng)小于原設(shè)計標準。

⑤對直接利用或拼接加寬的橋涵應(yīng)提出有針對性的運營管理和維護措施。

2　橋梁改擴建設(shè)計原則

橋梁改擴建包括主體和橋面鋪裝，主體結(jié)構(gòu)改擴建方案參照以下原則確定[4]。

(1) 按照新標準要求對老橋進行全面檢測評估，需滿足原設(shè)計荷載標準要求，且其極限承載能力應(yīng)滿足或采取加固措施后滿足現(xiàn)行標準的要求，方能拼接拓寬。

(2) 拼接部分上部結(jié)構(gòu)一般采用同跨徑，同截面類型結(jié)構(gòu)在老橋單側(cè)或雙側(cè)加寬拼接，并保持新老結(jié)構(gòu)在平、縱、橫上順適拼接。

(3) 拼接部分下部結(jié)構(gòu)根據(jù)實際情況采用，可優(yōu)先采用與老橋同類型下部結(jié)構(gòu)，拼接部分墩臺盡量保持和老橋墩臺在同一個橫斷面上，樁中距滿足規(guī)范要求。

(4) 主體結(jié)構(gòu)一般采用上部結(jié)構(gòu)相聯(lián)，下部結(jié)構(gòu)分離的方式拼接拓寬。

橋面鋪裝改造方案參照以下原則確定：

(1) 新老橋采用相同類型橋面鋪裝，橋面連續(xù)，平整，確保橋面行車舒適度、美觀等要求。

(2) 根據(jù)老橋?qū)嶋H情況，設(shè)置連續(xù)橋面防水層，合適的橋面橫坡等排水設(shè)施，確保橋面排水通暢。

(3) 在保證橋面鋪裝強度、剛度及全壽命周期的前提下，盡量減小橋面鋪裝增加的二期恒載。

(4) 在不良地基橋段，為了適應(yīng)新老橋不均勻沉降、穩(wěn)定周期長等特點，橋面鋪裝可以遵循“一次設(shè)計，分期修建”的方案。即在沉降周期內(nèi)(3～5年)根據(jù)新老橋不均勻沉降量的需要加鋪橋面鋪裝，確保橋面系的平整度。

3　工程背景

某橋為單幅橋，按照老規(guī)范標準修建，跨徑組合為17×20m，橋長346m，上部構(gòu)造采用1.25m寬、20m長的標準空心板；下部構(gòu)造橋墩采用柱式墩，橋臺采用柱式臺，墩臺基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)。設(shè)計荷載等級為公路-I級，橋面總寬19m，采用5.5cm瀝青混凝土+10cmC50混凝土橋面鋪裝，雙向2%橫坡，目前該橋已竣工。根據(jù)項目需要，該橋需改擴建為橋?qū)挒?3m，10cm瀝青混凝土+10cmC50混凝土橋面鋪裝，已進行檢測評估并滿足原設(shè)計荷載標準要求，且其極限承載能力滿足現(xiàn)行標準的要求。

4　橋梁主體結(jié)構(gòu)改擴建

橋梁改擴建應(yīng)該首先考慮主體結(jié)構(gòu)的拼接方案，主體結(jié)構(gòu)的拼接方案不僅需要考慮新老橋主體結(jié)構(gòu)形式，拼接方式，還要考慮新老橋之間的連接方式；另外，由于老橋的沉降，新橋的施工誤差以及相關(guān)不確定因素，在施工建設(shè)期間需根據(jù)實際情況作出相應(yīng)調(diào)整。因此，橋梁改擴建中涉及到的主體結(jié)構(gòu)的改擴建設(shè)計涉及的因素多，難度大，是改擴建中的重點和難點?；谝陨显瓌t，對本項目主體結(jié)構(gòu)拓寬方案進行具體分析。

(1) 進行檢測評估并滿足原設(shè)計荷載標準要求，且其極限承載能力滿足現(xiàn)行標準的要求，荷載等級仍為公路-I級，未升級，可以進行拼接拓寬。

(2) 拼接部分上部結(jié)構(gòu)采用與老橋同類型、同跨徑的7×20m空心板。

(3) 考慮到本次僅擴寬4m，如采用雙邊拓寬，每邊只有2m，降低了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，增加了下部結(jié)構(gòu)的造價，而且新老橋的下部結(jié)構(gòu)樁中距僅為3m，不能滿足規(guī)范要求，鑒于此，本次采用單邊拓寬，見圖1。

圖1　主體結(jié)構(gòu)拼接形式(單位：cm)

(4) 新老橋主體結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)連接，下部結(jié)構(gòu)不連接，這樣可以增強上部結(jié)構(gòu)的整體性，又可使下部結(jié)構(gòu)各自受力，減小不均勻沉降引起的次內(nèi)力，避免了橋面縱向裂縫的產(chǎn)生[5]。

5　橋面鋪裝改擴建

橋面鋪裝改造不僅要考慮其類型、整齊性、舒適性及二期恒載增加量，還要考慮橋面排水；另外，后期由于新老橋之間的不均勻沉降也會引起橋面鋪裝的錯位，這些都是橋面鋪裝改造應(yīng)該考慮的因素，基于以上原則，對本項目橋面鋪裝做了3個比選方案：

(1) 方案一。如圖2所示，在橫幅布置上，將該橋梁設(shè)計中心線向右移2.0m，與本項目路線順接。在橋面上，調(diào)整橋面鋪裝層厚度，即將橋面改建成雙向(等寬)2%橫坡(橋面排水效果較好)，改建后橋梁左側(cè)橋面鋪裝為10cm瀝青混凝土+10cmC50 混凝土，橋梁右側(cè)橋面鋪裝為10cm瀝青混凝土+18cmC50混凝土，橋面與路面順接，行車舒適性及安全性較好。該方案作了橋面鋪裝層的調(diào)整，右側(cè)加鋪8cm混凝土，由橋面鋪裝引起的二期恒載約126.440kN/m。

圖2　橋面鋪裝改建方案一橫斷面示意圖(單位：cm)

(2) 方案二。如圖3所示，在橫幅布置上，利用原橋梁設(shè)計中心線，在橋頭通過設(shè)置漸變段與本項目路基中心線連接，行車舒適性及安全性一般。在橋面上，利用原橋面橫坡，將橋面改建成雙向(不等寬：左側(cè)9.5m，右側(cè)13.5m)2%橫坡(橋面排水效果一般)，改建之后橋梁橋面鋪裝為10cm瀝青混凝土+10cmC50混凝土。由橋面鋪裝層引起的二期恒載約103.400kN/m，該方案橋面與路面順接不暢，橋面右側(cè)承水面積較大，不利于雨季排水，同時，行車道變化會導(dǎo)致一定行車安全隱患。

圖3　橋面鋪裝改建方案二橫斷面示意圖(單位：cm)

(3) 方案三。如圖4所示，在橫幅布置上，將該橋梁設(shè)計中心線向右移2m，與本項目路線順接，行車舒適性及安全性較好。在橋面上，調(diào)整橋梁支座墊石的厚度將橋面改建成雙向(等寬)2%橫坡(橋面排水效果較好)，改建之后橋梁橋面鋪裝為10cm瀝青混凝土+10cmC50混凝土。改建之后橋面與路面順接，由橋面鋪裝層引起的二期恒載約103.400kN/m，該方案施工工藝復(fù)雜，改建費用較高。

將以上3種方案進行對比，對比結(jié)果見表1。

圖4　橋面鋪裝改建方案三橫斷面示意圖(單位：cm)

方案造價/萬元二期恒載/(kN·m-1)行車舒適性行車安全性橋面排水效果施工工藝改建后承載能力推薦一563.92126.440好好好簡易滿足規(guī)范要求二549.19103.400一般一般一般簡易滿足規(guī)范要求方案一三683.34103.400好好好復(fù)雜滿足規(guī)范要求

綜合以上3種方案，從改建成本、二期恒載、行車舒適性、行車安全性、橋面排水、施工工藝等角度出發(fā)，推薦方案一對橋面鋪裝進行改擴建。

6　結(jié)語

(1) 隨著我國公路基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展，建設(shè)重點將進一步向普通公路改擴建傾斜，其中橋梁改擴建為瓶頸工程，是改擴建的重點和難點。

(2) 隨著新標準的頒布實施，對橋梁改擴建有了新的要求，工程建設(shè)者應(yīng)面向未來，更新知識，靈活運用新標準。

(3) 橋梁改擴建包括主體結(jié)構(gòu)和橋面鋪裝2部分，本文確定了改擴建的原則，在具體工程實例的基礎(chǔ)上，重點探討了主體結(jié)構(gòu)的拼接方案，橋面鋪裝的改建形式，希望對類似的項目有所幫助。

參考文獻

[1]交通運輸部.國家公路網(wǎng)規(guī)劃(2013-2030年)[S].北京：交通運輸部，2014.

[2]JTGB01-2003，公路工程技術(shù)標準[S].北京：人民交通出版社，2014.

[3]JTGB01-2014，公路工程技術(shù)標準[S].北京：人民交通出版社，2014.

[4]張世平,甘磊,陽先全.剛性路面高速公路橋梁改擴建總體設(shè)計方案探討[J].中外公路,2009，29(3)：1-3.

[5]鞠金熒.滬寧高速公路(江蘇段)擴建工程橋梁拼接設(shè)計構(gòu)思[J].中外公路,2006,26(6):101-105.

收稿日期：2015-04-23

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.04.008