拼宽桥连接部设计研究

 王林涛

摘    要

拼宽桥常用于公路和市政桥梁的改扩建工程，它不仅可以改善既有桥梁的通行能力，同时还能满足投资少、节能环保等要求，因此研究拼宽桥具有十分重要的理论意义和工程价值。混凝土梁的主梁计算案列较多，相比之下，拼宽桥连接部的设计计算案列较少。本文依托实际工程，对拼宽桥连接部的设计计算进行演示，为相关设计工作提供参考。

关键字：拼宽桥，改扩建工程，拼宽桥连接部。

Designing of widen-bridge’s splice

Wang Lin-tao

(Xi'an Kunming Pool Investment and Development Co., Ltd,Xi'an, Shaanxi 710086)

Abstract

Widen-bridges are often used in the renovation and expansion projects of highways and municipal bridges. They can not only improve the traffic capacity of existing bridges, but also meet the requirements of low investment, energy conservation and environmental protection. Therefore, studying Pinwidth bridges has very important theoretical significance and engineering value. There are many calculation cases for the main beam of concrete beams, but in contrast, there are fewer design calculation cases for the connection part of the splicing bridge. This article relies on practical engineering to demonstrate the design and calculation of the connection part of the splicing bridge, providing reference for related design work.

Keywords: Widen-bridge, Extension project, Widen-bridge’s splice.

.1引言

随着我国经济的快速发展，基础设施的通行能力和需求日益提高，既有桥梁亟需提升改造。经研究表明，拆除现有桥梁既不节能、环保，又不经济、实惠，因而改扩建工程经常采用的方法是加宽既有桥梁，此时拼宽桥应运而生。拼宽桥顾名思义是对既有桥梁进行拼接，以到达改造提升的目的。频宽桥与既有桥梁的主梁形式众多，主梁形式可以是预制T梁、预制空心板、预制箱梁和现浇箱梁等，腹板形式可以是直腹板也可以是斜腹板。本文依托实际工程，对不同主梁形式的拼宽桥连接部进行设计计算，对其他同类型的工程具有一定的参考价值。

2工程概况

该项目原桥主梁采用单箱四室现浇箱梁，桥宽，主梁梁高，底板宽，拼接侧箱室宽度为，悬臂长度为，悬臂根部厚度，悬臂端部厚度，铺装层由沥青面层和混凝土垫层组成。拼宽桥主梁底板宽，拼接侧悬臂长度为，悬臂根部厚度，悬臂端部厚度。拼接时对旧桥悬臂进行凿除，连接方式按照刚性连接。易知拼接板为单向板，可取单位宽度来计算。新旧桥具体拼接方式示意图如图1所示：

图1 拼接桥面板尺寸图（单位:cm）

3桥面板内力计算

计算弯矩时，每延米板上恒载集度，简支条件下每延米宽度上恒载产生的板内力，。

3.1桥面板荷载的分布宽度：

3.1.1平行于板跨方向的荷载分布宽度；

3.1.2垂直于板跨方向的荷载有效分布宽度：

（1）当车轮在板跨中部时，有，但对于140车轴来说，，车轮发生重叠，则有：，故取，折算为单轮时取。

（2）当车轮在板跨支承处时，有:。

（3）荷载靠近边板支承处时，有。其中：为铺装层厚度，由沥青混凝土面层和混凝土垫层组成；为多个车轮时外轮之间的中距。荷载有效分布宽度示意图如图2：

图2  荷载作用有效分布宽度示意图（单位:cm）

因车辆横向最小轮距为，而拼接板的计算跨径为，因此易知每一跨板内沿横桥向最多可作用3个车轮，每个轮重，车轮布载可分为三种情况，分别是右偏、左偏、相对于跨中对称的方式，车轮布载方式及弯矩影响线如图3所示：

图3 车轮布载方式及弯矩影响线（单位:cm）

如图3所示，当有一个140重轴作用于桥面板时，作用于板面上的局部分布荷载为：跨中

，支点处，，，。

简支板跨中最大荷载弯矩计算，根据《通用规范》第4.3.2条第6款汽车荷载的局部加载的冲击系数采用0.3，所以车轮考虑冲击影响的增大系数[1]。

3.2简支板跨中最大弯矩计算

3.2.1车轮布置如影响线加载1：

（1）作用在跨中的轮产生的弯矩：；

（2）与跨中轮相距1.3的轮产生的弯矩：；

（3）与跨中轮相距1.8的轮产生的弯矩：

则此时桥面板的跨中最大弯矩。

3.2.2车轮布置如影响线加载2：

（1）作用在跨中的轮产生的弯矩：；

（2）与跨中轮相距1.3的轮产生的弯矩：

（2）与跨中轮相距1.8的轮产生的弯矩：

则此时桥面板的跨中最大弯矩。

3.2.3车轮布置如影响线加载3：

（1）距离跨中左侧0.8车轮产生的弯矩：；

（2）距离跨中右侧0.8车轮产生的弯矩：；

则此时桥面板的跨中最大弯矩。

综上，跨中最大弯矩取以上三种布置计算得到的最大值 。

3.3简支板支点最大剪力计算

计算剪力时，荷载必须尽量靠近梁肋布置，考虑有效工作宽度后，每延米板宽承受的分布荷载如图4所示：

图4  车轮布载方式及剪力影响线（单位:cm）

支点剪力计算结果如下：。

4荷载组合：

组合	位置	简支板
	荷载	弯矩	剪力
	恒载	14.53	18.45
	汽车活载	45.14	72.58
	汽车撞击力	\	\
基本组合	1.2恒+1.8汽车	98.70	152.78
频遇组合	恒+0.7汽车/	38.84	\
准永久组合	恒+0.4汽车/	28.42	\

由，故主梁抗扭能力较大。根据《公预规3362-2018》4.2.2条得：

（1）跨中弯矩：；

（2）支点弯矩：；

（3）支点剪力：。

5截面复核

实际下缘配筋面积为，重新计算截面抗弯强度。结构实际受压区高度，结构所能承受的弯矩，判决弯矩组合设计值是否满足要求。

（1）跨中截面下缘每米配10@20

受压区高度：；

抗弯承载力：；

截面强度满足要求。

（2）支点截面：截面上缘每米配10@16

受压区高度：

抗弯承载力：；   

截面强度满足要求。

6剪力验算

对于矩形截面受弯构件，由下式结果易知矩形截面抗剪满足要求。

对于板式矩形截面受弯构件，当符合条件时，可不配置箍筋，亦可不进行斜截面抗剪承载力的验算。则有：

易知满足要求，所以可不进行箍筋配置。

7裂缝宽度验算

跨中截面下缘每米配10@20 。易知，有效配筋率；钢筋应力；带肋钢筋；钢筋混凝土板式受弯构件；长期效应影响系数；矩形截面混凝土受弯构件，其最大裂缝宽度[2]：小于0.2，裂缝验算满足要求。

8施工处理

（1）为有效将新旧桥梁的主梁进行连接，新建桥梁上部结构箱梁，拼接侧翼缘钢筋外伸，侧面凿毛。

（2）为防止过分扰动、损坏原桥上部结构，须采用人工方式拆除旧桥护栏50cm、1.5m宽沥青铺装、1m宽现浇层和50cm翼缘，并保留翼缘钢筋，以便与新建上构翼缘钢筋焊接。

参考文献

[1]《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2015.

[2]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG 3362-2018.

作者介绍：王林涛，1989年12月出生，男，工程师，陕西咸阳，桥梁计算分析。