一种宽间距的既有桥梁在通车状态下连接拓宽的施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工领域，尤其是涉及一种宽间距的既有桥梁在通车状态下的连接拓宽施工方法。

背景技术

随着我国经济建设的飞速发展，公路和城市道路的现代化建设也在加快进程。汽车保有量不断增加，交通拥堵已经成为各大城市的顽疾，严重制约人们的正常交通出行，大量早期建成投入运营的高速公路和市政道路立交桥梁，服务水平已明显降低，难以满足日益增长的交通流量需求，存在严重的问题，如交通拥挤、行车速度减慢及交通组织困难等，严重制约了快速通道的作用发挥，已成为公路运输线上的“瓶颈”，不利于沿线经济的发展。随之而来的高速公路和市政道路立交桥梁的拓宽施工，尤其是大量的新桥与旧桥和既有桥急需连接拓宽工程的施工。

高速公路改扩建中桥面连接拓宽有利于车辆的通行安全，涉及到桥面连接的主要类型主要有以下几种：(1)、高速公路拓宽中，新加宽桥与旧桥之间的桥面连接。(2)、由于路线线型改变进行单边拓宽，而将原有的左、右桥面进行连接，重新划定桥梁的中央分隔带，需要将原有桥梁进行连接施工(3)、桥梁连接拓宽也会增加桥梁的行车数量，即体现的桥梁的自身价值也为当地政府增加了经济效益。基于以上几点好处，当下桥面连接拓宽施工是利国利民的做法。

在既有桥上部结构连接拓宽的施工过程中，我们需要考虑的问题较多，需要考虑既有桥结构的变形协调、既有结构的合理连接时间以及在不中断交通的条件下合理进行桥梁连接拓宽的施工方法，就目前的情况有以下两种处理方式：(1)、既有两桥桥上部结构不连接。(2)、既有桥上部结构刚性连接。

第一种方法是既有两桥桥上部结构不连接，既有两桥桥结构之间受地理环境影响作出两座分离桥梁，这种状况下，同方向行车时选择容易选错车道和造成左边或右边行车单边拥挤。

第二种施工方法是既有两桥桥上部结构刚性连接，针对此种连接根据两座桥之间的间距，可以采取不同的施工方法达到连接。

(1)当两座桥之间的距离可以进行翼板连接时，直接通过增加横隔板和翼板进行刚性连接；(2)当两桥距离超出翼板连接的范围，且净空足以进行建新桥，然后在进行桥梁翼板刚性连接。(3)当两桥距离超出翼板连接的范围，且净空不足以进行建新桥(新建桥需要从地基开始新建桥墩，在空间不足时，无法新建桥墩)，这种情况对两座桥连接。在情况(3)中，直接增加翼板进行连接安全性又不足，新建桥墩支起桥梁空间有不足，现有的技术无法满足与此情况下桥的拓宽连接。此外，现有技术的桥梁拓宽连接，需要中断交通的情况下，使两桥都在静载时对桥梁进行连接。这种刚性连接施工时，采用的都是进行大范围的交通疏导，设置大量的临时改道设施，对车流进行改道，对行车安全和其他道路有较大的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术之不足，提供一种宽间距的既有桥梁在通车状态下连接拓宽的施工方法，解决现有的技术无法满足既有桥距离超出翼板连接范围，且净空不足以建新桥墩的情况下的桥梁拓宽连接的技术问题。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种宽间距的既有桥梁在通车状态下连接拓宽的施工方法，包括以下步骤：

S1.构建新增梁支撑体系钢筋网；

S2.浇筑形成新增梁支撑体：在构建好的所述新增梁支撑体系钢筋网内浇筑混凝土形成新增梁支撑体；

S3.吊装新增梁：在所述新增梁支撑体上吊装好新增梁；

S4.桥梁的连接：在所述新增梁与既有桥梁之间分别构建将所述新增梁与既有桥梁连接为一体的桥梁连接体；

其中，步骤S1包括：

S11.在既有桥相邻的侧的桥墩外周分别构建桥墩加大截面钢筋网；

S12.在既有桥相邻两个桥墩之间构建横梁钢筋网，横梁钢筋网与所述桥墩加大截面钢筋网连接；

S13.在所述横梁钢筋网中部上端构建短柱钢筋网。

上述技术方案中，在步骤S11之前，先将桥墩底部的回填土挖开，开挖至承台后利用人工进行开挖，然后对桥墩进行界面凿毛，凿出荔枝面保证没有原结构面；在构建所述桥墩加大截面钢筋网时，将纵向钢筋植入承台内，箍筋采用螺旋箍或焊接环形箍。

上述技术方案在步骤S12中，在所述横梁钢筋网两端的桥墩对应的位置上植入钢筋，使所述横梁钢筋网与原桥墩结构相连；在横梁钢筋网的两侧设置预应力筋，预应力筋的两端分别位于两个桥墩加大截面钢筋网的外侧；

在完成步骤S2的浇筑后，待混凝土达到设计强度75％以上时，采用后张法张拉预应力筋。

上述技术方案在步骤S4中，所述桥梁连接体包括钢箱横隔梁和新增翼缘板，具体的，步骤S4包括以下步骤：

S41.在所述新增梁的腹板与所述既有桥梁的腹板之间分别构建钢箱横隔梁，通过所述钢箱横隔梁对既有桥梁和新增梁进行刚性连接；

S42.在所述新增梁的翼缘板与所述既有桥梁的翼缘板之间分别构建新增翼缘板，通过所述新增翼缘板分别将所述既有桥梁和新增梁的翼缘板连为一体。

上述技术方案步骤S41中，所述钢箱横隔梁包括安装在桥梁腹板上的连接钢构件，所述连接钢构件包括与桥梁腹板贴合的底板和与所述底板垂直连接的竖向连接板，步骤S41具体包括步骤：

S411.分别在既有桥梁和新增梁的腹板侧安装所述连接钢构件，所述底板贴合桥梁腹板表面，所述连接钢构件沿所述桥梁长度方向间隔设置，相邻的两个桥梁上相对侧的所述连接钢构件对应设置；

S412.将相对应的所述连接钢构件的竖向连接板焊接连接，从而形成所述钢箱横隔梁。

上述技术方案所述连接钢构件还包括竖向加强板和水平加强板，每一所述底板上焊接有两个平行设置的所述竖向连接板；

在步骤S411的施工过程中，具体包括：

在桥梁的腹板侧固定所述底板，再在所述底板上焊接所述竖向连接板，再将相搭接的所述竖向连接板焊接连成整体，再在两侧的所述竖向连接板之间焊接多个所述竖向加强板，所述竖向加强板与所述底板平行设置；之后再在同一所述连接钢构件上的两个所述竖向连接板之间焊接多个所述水平加强板。

上述技术方案中，在既有桥梁的腹板侧，所述底板通过化学螺栓固定在桥梁的腹板上，固定后底板与桥梁腹板的贴合面之间的间隙填充灌注胶；在新增梁侧，所述底板预埋在新增梁的腹板内。

上述技术方案中，所述新增梁两侧的翼缘板侧边预埋有外露的钢筋，在步骤S42中，包括步骤：

S421.凿除既有桥梁翼缘板上的混凝土同时保留其内部钢筋，在新增梁与既有桥梁之间分别构建新增翼缘板钢筋笼，所述新增翼缘板钢筋笼与所述新增梁的钢筋和既有桥梁的钢筋固定连接；

S422.在所述新增翼缘板钢筋笼上浇筑混凝土形成所述新增翼缘板；

其中，步骤S421可在步骤S41之前进行。

在步骤S422之前，先在所述新增梁与既有桥梁之间安装翼缘板底部钢板，具体包括：将所述翼缘板底部钢板的两侧分别通过化学螺栓固定在新增梁和既有桥梁的翼缘板的下表面，然后填充灌注胶将所述翼缘板底部钢板粘紧；在相邻的所述钢箱横隔梁之间的空位处，在桥梁的腹板上固定安装增强钢板，所述增强钢板与所述翼缘板底部钢板焊接连接；

在步骤S422之后，在所述新增翼缘板钢筋笼两侧的混凝土结构顶面分别固定设置与所述翼缘板钢筋笼长度方向平行的纵向支撑钢板，在所述翼缘板钢筋笼的上方间隔设置横向连接钢板，所述横向连接钢板的左右两端分别固定在其两端的所述纵向支撑钢板上。

上述技术方案步骤S422中，浇筑的混凝土采用比原桥梁混凝土强度高一个等级的混凝土标号，且浇筑混凝土中掺入微膨胀剂。

上述技术方案中，待新增梁与既有桥梁之间的桥梁连接体的混凝土达到养护期后，进行桥面铺装层施工和道路交通标志线施工。

本发明具有如下有益效果：(1)本发明的施工可在不中断交通运营的前提下，首先对桥墩进行截面加大，利用桥墩在既有桥梁中间增加一条横梁，在横梁上设置短柱，然后在该短柱上架设新增梁，使既有桥梁以及新增的短柱连接成一个整体。架设好新增梁后再将新增梁和既有桥梁连接形成整体。本发明中利用原桥墩进行改造，无需从地基开始打桩的桥墩，无需引入大型打桩机施工作业，满足施工环境的限制条件；此外，相对于从打地基开始建新桥，本方案的施工成本更低，特别是在水上桥梁施工时，本方案可避免水下作业，极大简化了施工难度，节约施工成本。

(2)本方案中，上部的新增梁的受力能够通过新增梁支撑体传递到原有桥墩的承台，此方式能够更安全、可靠地将既有桥的结构连接到一起，也基本避免了既有桥因为不均匀沉降、新旧桥震动频率不统一造成的桥梁开裂等问题。另一方面，本发明的施工方法是在可不中断交通运营的前提下进行施工的，既不会因为封路而导致当地交通拥堵，而不会因为封路给当地政府造成经济损失，由于是不封路施工，既解决的当地交通运输压力，也相应降低了该工程的施工成本。

附图说明

图1为施工前既有桥梁的结构示意图；

图2为构建好新增梁支撑体系钢筋网后的结构示意图；

图3为吊装好新增梁后的结构示意图；

图4为安装钢箱横隔梁后的局部结构示意图；

图5为在连接钢构件中焊接好竖向加强板的结构示意图；

图6为在连接钢构件中焊接好横向加强板的结构示意图；

图7为在钢箱横隔梁位置安装翼缘板底部钢板的结构示意图；

图8为在没有钢箱横隔梁的位置安装翼缘板底部钢板的结构示意图；

图9为钢箱横隔梁与翼缘板底部钢板的仰视图；

图10为桥面纵向支撑钢板和横向连接钢板连接的俯视图；

图11为构建新增翼缘板后的局部结构示意图；

图12为本发明施工后的结构示意图。

图中具体结构说明：1新桥、11桥墩、12防撞墙、2旧桥、3新增梁支撑体、31新增梁支撑体系钢筋网、311桥墩加大截面钢筋网、 312横梁钢筋网、313短柱钢筋网、314预应力筋、32支座、4新增梁、5桥梁连接体、6钢箱横隔梁、61连接钢构件、611底板、612竖向连接板、613水平加强板、7新增翼缘板、71新增翼缘板钢筋笼、 81翼缘板底部钢板、82增强钢板、83纵向支撑钢板、84横向连接钢板。

具体实施方式

下面结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细说明。

一种宽间距的既有桥梁在通车状态下连接拓宽的施工方法，用于将间隔的新桥1和旧桥2进行桥面拓宽连接，包括以下步骤：

S1.参照图2，构建新增梁支撑体系钢筋网31；

S2.参照图3，浇筑形成新增梁支撑体3：在构建好的所述新增梁支撑体系钢筋网31内浇筑混凝土形成新增梁支撑体3；

S3.吊装新增梁4：在所述新增梁支撑体3上吊装好新增梁4，吊装前需先在所述新增梁支撑体3顶部安装支座32；

S4.参照图11，桥梁的连接：在所述新增梁4与既有桥梁之间分别构建将所述新增梁4与既有桥梁连接为一体的桥梁连接体5；

其中，步骤S1包括：

S11.在既有桥梁相邻的侧的桥墩11外周分别构建桥墩加大截面钢筋网311；

S12.在既有桥梁相邻两个桥墩11之间构建横梁钢筋网311，横梁钢筋网312与所述桥墩加大截面钢筋网311连接；

S13.在所述横梁钢筋网312中部上端构建短柱钢筋网313。

其中，步骤S1-S4均在既有桥通车的状况下进行施工。

在既有桥梁的拓宽连接中，当两桥距离超出翼板连接的范围，不能直接在两桥之间增设横隔板和翼缘板进行连接，且净空不足时，不足以在既有桥之间建立新的桥墩，即现有的既有桥梁连接方案不能满足此宽度下的桥梁拓宽连接需求。本方案即可解决此问题，本方案首先对桥墩11进行截面加大，利用桥墩11在既有桥中间增加一条横梁，在横梁上设置短柱，然后在该短柱上架设新增梁4，使既有桥梁以及新增的短柱连接成一个整体。架设好新增梁4后再将新增梁4和既有桥梁连接形成整体。本发明中利用原桥墩11进行改造，无需从地基开始打桩的桥墩，无需引入大型打桩机施工作业，满足施工环境的限制条件；相对于从打地基开始建新桥，本方案的施工成本更低，特别是在水上桥梁施工时，本方案可避免水下作业，极大简化了施工难度，节约施工成本。

此外，本方案中，上部的新增梁的受力能够通过新增梁支撑体3 传递到原有桥墩11的承台，此方式能够更安全、可靠地将既有桥梁的结构连接到一起，也基本避免了既有桥梁因为不均匀沉降、既有桥梁震动频率不统一造成的桥梁开裂等问题。另一方面，本发明的施工方法是在可不中断交通运营的前提下进行施工的，既不会因为封路而导致当地交通拥堵，而不会因为封路给当地政府造成经济损失，由于是不封路施工，既解决的当地交通运输压力，也相应降低了该工程的施工成本。

以下对上述方案进一步补充优化：

上述技术方案中，在步骤S11之前，先将桥墩11底部的回填土挖开，开挖至承台后利用人工进行开挖，然后对桥墩11进行界面凿毛，凿出荔枝面保证没有原结构面；在构建所述桥墩加大截面钢筋网 311时，将纵向钢筋植入承台内，箍筋采用螺旋箍或焊接环形箍。通过先在原桥墩11上凿出荔枝面，可以加强后期浇筑的混凝土与原桥墩的结合度。

上述技术方案在步骤S12中，在所述横梁钢筋网312两端的桥墩对应的位置上植入钢筋，使所述横梁钢筋网312与原桥墩结构相连，通过植入钢筋的方式，能够提高横梁的承载能力；在横梁钢筋网312 的两侧设置预应力筋314，预应力筋314的两端分别位于两个桥墩加大截面钢筋网311的外侧；在完成步骤S2的浇筑后，待混凝土达到设计强度75％以上时，采用后张法张拉预应力筋。

上述技术方案在步骤S4中，所述桥梁连接体5包括钢箱横隔梁 6和新增翼缘板7，钢箱横隔梁6适用范围T型梁、小箱梁，尺寸根据现场情况制作，具体的，步骤S4包括以下步骤：

S41.在所述新增梁4的腹板与所述既有桥梁的腹板之间分别构建钢箱横隔梁6，通过所述钢箱横隔梁6对既有桥梁和新增梁4进行刚性连接；通过使用钢箱横隔梁6先对既有桥梁和新增梁进行连接，更好的加强了上部结构的整体性，使得既有桥上部结构共同受力，在行车活载的作用下，既有桥所产生的向上和向下的动荷载基本保持一致，这样就会对后续既有桥上部结构新增翼缘板施工的混凝土不会造成上下剪切和挤压，以此来保证既有两桥上部结构连接部位新增翼缘板施工的混凝土质量，增加桥梁耐久性；

S42.在所述新增梁的翼缘板与所述既有桥梁的翼缘板之间分别构建新增翼缘板，通过所述新增翼缘板分别将所述既有桥梁和新增梁的翼缘板连为一体。

由于使用钢箱横隔梁6先对桥梁之间进行刚性连接，在桥上通车，桥梁产生振动的情况下，桥梁间的振动能够互相传递，在后期浇筑混凝土施工时，不会出现由于桥梁的不同频振动对浇筑的混凝土造成剪切，因此，本方案可在桥梁通车的情况下进行施工。由此不会因为封路而导致当地交通拥堵，也不会因为封路给当地政府造成经济损失，由于是不封路施工，既解决的当地交通运输压力，也相应降低了该工程的施工成本。

参照图4-6，上述技术方案步骤S41中，所述钢箱横隔梁6包括安装在桥梁腹板上的连接钢构件61，所述连接钢构件61包括与桥梁腹板贴合的底板611和与所述底板611垂直连接的竖向连接板612，步骤S41具体包括步骤：

S411.分别在既有桥梁和新增梁4的腹板侧安装所述连接钢构件 61，所述底板611贴合桥梁腹板表面，所述连接钢构件611沿所述桥梁长度方向间隔设置，相邻的两个桥梁上相对侧的所述连接钢构件61 对应设置，即，安装后两个桥梁的相邻侧的竖向连接钢板612互相搭接；

S412.将相对应的所述连接钢构件61的竖向连接板612焊接连接，从而形成所述钢箱横隔梁6。

钢箱横隔梁6由安装在桥梁(既有桥梁和新增梁)腹板上的连接钢构件61拼接焊接而成，在通车的前提下，施工前，由于不同桥梁受力不同，所以不同桥梁的振动也不同，施工时分别先在各桥梁的腹板上安装好连接钢构件61后，再在短时间内同时对对连接钢构件61焊接连成一体，焊接后的钢箱横隔梁6可快速成型传递荷载。为了减少焊接时受通车桥梁振动的影响，焊接时采用分段间隔焊接，焊接处钢板开设45°坡口，每次焊接焊缝长度不大于10cm，由此可以防止过热损害灌注胶；焊接施工时以桥梁伸缩缝间隔，两个伸缩缝之间一段为一联，初始焊接时先对每组连接肋板的顶部和底部各焊接20cm 先行进行连接固定，确保每个施工段必须在当晚0点至5点时间段内将本联内全部焊接，后续进行补焊完整。选用车流量小的时段进行施工以及先两端焊接固定的方式，可减少连接是行车对连接质量的影响。

上述技术方案所述连接钢构件还包括竖向加强板614和水平加强板613，每一所述底板411上焊接有两个平行设置的所述竖向连接板612；

在步骤S411的施工过程中，具体包括：

在桥梁的腹板侧固定所述底板611，再在所述底板611上焊接所述竖向连接板612，再将相搭接的所述竖向连接板612焊接连成整体，参照图5，再在两侧的所述竖向连接板612之间焊接多个所述竖向加强板614，所述竖向加强板614与所述底板611平行设置；参照图6，之后再在同一所述连接钢构件61上的两个所述竖向连接板612之间焊接多个所述水平加强板613，优选的，在竖向加强板614的上下两端分别焊接一个横向加强板613。通过使用两对平行的竖向连接板 612焊接后，再使用竖向加强板和水平加强板613进行加强连接，构建成箱式的钢箱横隔梁6，有效提高了钢箱横隔梁6的强度，提高其传递载荷的能力，保证桥梁振动的同步性。

上述技术方案中，在既有桥梁的腹板侧，所述底板611通过化学螺栓固定在桥梁的腹板上，固定后底板611与桥梁腹板的贴合面之间的间隙填充灌注胶，固定后填充灌注胶，能使底板611牢固粘合在桥梁上，同时填充慢间隙，避免了底板611可能发生的晃动，保证传递力的同步性；在新增梁侧，所述底板611预埋在新增梁4的腹板内，采用预埋的方式，相对于后期安装，其安装难度低，省时省力，同时安装后与新增梁4的结合度高。

上述技术方案中，所述新增梁4两侧的翼缘板侧边预埋有外露的钢筋，参照图11，在步骤S42中，包括步骤：

S421.凿除既有桥梁翼缘板上的混凝土同时保留其内部钢筋，在新增梁4与既有桥梁之间分别构建新增翼缘板钢筋笼71，所述新增翼缘板钢筋笼71与所述新增梁4的钢筋和既有桥梁的钢筋固定连接；

S422.在所述新增翼缘板钢筋笼71上浇筑混凝土形成所述新增翼缘板7；

其中，步骤S421可在步骤S41之前进行。

在上述技术方案中，在步骤S422之前，参照图7-9，先在所述新增梁4与既有桥梁之间安装翼缘板底部钢板81，具体包括：将所述翼缘板底部钢板81的两侧分别通过化学螺栓固定在新增梁4和既有桥梁的翼缘板的下表面，然后填充灌注胶将所述翼缘板底部钢板81粘紧；在相邻的所述钢箱横隔梁6之间的空位处，在桥梁的腹板上固定安装增强钢板82，所述增强钢板82与所述翼缘板底部钢板81焊接连接；在浇筑前先在桥梁翼缘板之间安装翼缘板底部钢板81，以此通过翼缘板底部钢板81对桥梁之间进一步加强刚性连接，与横隔钢板6共同作用传递荷载，进一步保证在浇筑时各桥梁之间能够同步受力共同振动。在钢箱横隔梁6之间空位处设置增强钢板82，将增强钢板82与翼缘板底部钢板81焊接连接，能够提高翼缘板底部钢板 81的抗剪性能。

在步骤S422之后，参照图10，在所述新增翼缘板钢筋笼71两侧的混凝土结构顶面分别固定设置与所述翼缘板钢筋笼71长度方向平行的纵向支撑钢板83，在所述翼缘板钢筋笼71的上方间隔设置横向连接钢板84，所述横向连接钢板84的左右两端分别固定在其两端的所述纵向支撑钢板83上。在桥面上通过纵向支撑钢板83和横向连接钢板84将各桥梁进行刚性连接，能够进一步保证在浇筑时各桥梁之间能够同步受力共同振动。

上述技术方案步骤S422中，浇筑的混凝土采用比原桥梁混凝土强度高一个等级的混凝土标号，且浇筑混凝土中掺入微膨胀剂。

上述技术方案中，参照图12，待新增梁4与既有桥梁之间的桥梁连接体5的混凝土达到养护期后，进行桥面铺装层施工和道路交通标志线施工。

以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即但凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。