梁十一

总第１３７期

公 路 与 汽 运

Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｌ３７

某桥梁改扩建设计方案研究

刘海松

（河北凯天路桥工程设计有限公司，河北石家庄０５００００）

摘要：针对某跨通航航道桥梁改扩建过程中受通航标准限制的实际情况，对其改扩建桥型

设计方案进行了比选；对所采用改扩建方案中的主桥上部结构、引桥上部结构和下部结构进行了

说明；从改扩建后桥梁的受力和承栽能力状况分析了所采用改建方案的可行性。

关键词：桥梁；改扩建；设计方案；桁架桥；下承式

中图分类号：Ｕ４４５．６ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１—２６６８（２０１０）０２－－０１３７－－０３

１桥梁现状 ２ 改扩建方案

某桥于１９９５年１２月竣工，为跨通航河道的一

座大桥，桥位处水面宽约１８８ ｍ，最大水深３．７ ｍ。

河道顺直、平缓，航道中心线与路线中心线交角约为

５Ｏ。。桥梁全长４７２．９０８ ｍ，位于半径Ｒ一７ ０００ ｍ

的平曲线和半径Ｒ一１８ ０００ ｍ的凸形竖曲线上，不

设超高，双向横坡均为２ ，桥上纵坡由１．４７ 变到

～１．９１ ，预制上部结构梁体采取纵向斜置，用预埋

钢板高度调整坡差。

全桥左右两线分修，由于河道与主线斜交，为适

应水流及通航要求，左右两线主桥错孔布置，并采用

调整孔使左右两线引桥桥孔转正对齐。左线桥孔

跨：七孔２０ ｍ预应力砼Ｔ形梁十一孔３１．４ ｍ预应

力砼Ｔ梁（调整孔）＋（３２．５＋５０＋３２．５）ｍ等高

度、斜腹板预应力砼连续梁＋九孔２Ｏ ｍ预应力砼Ｔ

梁；右线桥孔跨：八孔２０ ｍ预应力砼Ｔ形梁＋

（３２．５＋５Ｏ＋３２．５）ｍ连续梁十一孔３１．１ ｍ预应力

砼Ｔ梁（调整ＴＬ）＋八孔２Ｏ ｍ预应力砼Ｔ梁。

桥址地层均为第四系沉积物，地层表面为淤泥

质亚黏土，局部为亚黏土；表层地下层为软土、软塑

～流塑状软弱土层；其余地层为硬塑亚黏土以及地

下水丰富的亚黏土层。

该桥共有２１个墩台，其中０ 和２０ 桥台为带

耳墙的钢筋砼桩柱式桥台，桩径为１５０ ｃｍ。主桥主

墩为带承台和桩基础的圆形独柱墩，墩柱直径为

２２０ ｃｍ，基桩为６根直径为１２０ ｃｍ的钻孔桩；边墩

为双柱式桥墩，墩柱直径为１４０ ｃｍ，桩身直径为１５０

ｃｍ，两柱之间设有横系梁。引桥下部采用双桩式

墩，墩身直径除左７ 和右１２ 墩为１４０ ｃｍ外，其余

墩均为１２０ ｃｍ。

为适应交通的发展，对该桥所属路线进行改扩

建。改扩建的设计线形为根据现有路线进行拟合的

曲线，线形拟合设计平曲线半径Ｒ一７ ０００ ｒｎ，凸形

竖曲线半径Ｒ＝１８ １５０ ｍ。扩建桥梁在原桥两侧分

别向外加宽８．２５ ＦＩＩ，改扩建设计后的桥梁总宽为

４２．５ ＩＴＩ，由双向四车道扩建为双向八车道，跨越河

道时将原２８ ＩＴＩ×４．５ ｍ通航标准提高为３８。０ ｍ×

５．０ ｍ。改建后路线纵断面高程保持不变。

２．１方案选择

由于通航标准提高，原主桥跨径和梁高不能满

足要求，需拆除重建。

经计算，由于路线与渠道斜交，要满足通航净宽

３８ ｍ的要求并避开旧桥桥墩，该桥主跨跨度需在

７０．０ ｍ以上。同时，为满足通航净高５．０ ｍ的要

求，并考虑横桥向２ 的横坡，且路线纵断面标高保

持不变，主跨建筑高度需在１．４９ ｍ以下（包括桥面

铺装的厚度）。

鉴于主跨跨度和建筑高度的要求，主桥采用一

般的梁式桥不可行，只能从下承式拱桥、斜拉桥、悬

索桥、下承式钢桁架桥等单跨跨度大、主梁高度低的

桥型中进行选择。

该桥位于正在运营的高速公路上，改扩建过程

中仍需维持交通，故主桥拆除重建需分幅进行：先封

闭一侧的路线，将交通转移到另一侧，维持双向两车

道交通，拆除重建该侧主桥，拼宽引桥，完成后再进

行交通的二次转移，进行另一侧的改扩建。改扩建

后需保持原有路线位置，施工中应尽量减少对另一

侧正在运营的路线的影响。由于该桥位于平曲线

上，而钢桁架桥是一种能够满足跨度、净空要求且便

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２０１０年３月

于实施的方案。因此，拟定该桥的主桥采用８０．０ ｍ

下承式钢桁架桥方案，左、右幅分开新建，错孔布置；

引桥采用在原Ｔ梁两侧各拼宽８．８ ｍ的方案。因

原主桥边墩需拆除，为使引桥与桁梁相接，与桁架相

邻的几跨引桥也需拆除，每侧重新布置全宽２Ｏ．７５

ｍ的Ｔ梁。主桥桁梁平面布置见图１。

０

幅主 遨娃 Ｊ

ｌ

桁梁下弦

杆中心线

、

＾＼ Ｏ一 Ｉｎ／ ｇ 路线中心线Ｎ０ｔ＇ｑ

， ， 外侧 、 譬’ 桁瀣下蒋扦／由 缚 ／

图１主桥桁梁平面布置（单位：ｃｍ）

２．２主桥上部结构

下承式钢桁梁具有自重轻、跨越能力强、建筑高

度小、施工速度快的特点，广泛用于跨越大江大河的

桥梁上。该桥桥下净空净高比原设计提高了０．５

ｍ，需对新建桥的建筑高度予以控制。大桥扩建为

左右幅先后进行，施工过程中需转移交通至一侧路

线，拆除重建另一侧，待施工完成后再进行交通的二

次转移，完成全桥的重建。下承式连续钢桁梁能够

满足该桥主跨跨度大、建筑高度小、工期短的要求。

该桥位于Ｒ一７ ０００ ｍ的平曲线上，由于桁架

桥平面上做成曲线形式结构上比较复杂，制造和安

装困难，施工速度慢。为此，采用８０．０ ｍ下承式简

支钢桁梁一跨跨越，弯桥直做，行车道仍按路线走向

曲线布置。左右幅桥先后分开修建，主梁、墩台、基

础均不相连。

主桁采用三角形腹杆体系，节间长度８．０ ｍ，主

桁高度１２．８ ｍ，高跨比为１／６．２５。两片主桁中心距

采用２１．５ ｍ，桥面行车道宽度１９．２５ ｍ，满足该路

线扩建后单幅四车道的要求。

由于主桁宽度大，主桁杆件受力较大，上下弦杆

均采用箱形截面，截面宽度５００ ｍｍ，高度均为７２０

ｍｍ，最大板厚３０ ｍｍ，工厂焊接，在工地通过高强

螺栓在节点内拼接。除端斜杆采用箱形截面以增加

面内外刚度外，其余腹杆均采用焊接Ｈ形截面，截

面宽度５００ ｍｍ，高度４２０～６００ ｍｍ。

桥面系仍采用纵横梁体系。受建筑高度的限

制，桥面系高度需控制在１．４９ ｍ以下（包括桥面铺

装的厚度）。设计横梁高度为１．０５ ｍ，桥面可采用

砼桥面板，也可采用钢桥面板。砼桥面板便于制造、

安装，刚度大，桥面铺装容易，养护工作量小，但自重

较大，导致横梁钢板较厚，且需按结合梁进行设计，

造成纵横梁的构造及横梁与主桁间、纵横梁间的连

接均有一定的难度；钢桥面板自重轻，可在工厂加

工，但现场需分块焊接拼装，施工过程繁琐，且使用

过程中需经常进行桥面养护，行车噪音大，运营条件

不太好。综合考虑，设计采用砼桥面方案。横梁高

１ ０５０ ｍｍ，工字形钢梁，上下翼缘钢板厚５０ ｍｍ，与

主桁在节点上通过高强螺栓连接；纵梁高５００ ｍｍ，

工字形钢梁，上缘与横梁上翼缘的底面齐平，在纵梁

腹板上设一对角钢与横梁腹板相连，横向每２ ｍ设

置一道；桥面板采用钢筋砼结构，板厚１５ Ｃ１ＴＩ，与纵、

横梁相交处带肋，板厚增至２５～３０ ｃｍ，通过大头钉

与纵、横梁相连。

上、下平面纵向联结系采用Ｋ字形式，通过角

钢与弦杆在节点处相连，以抵抗横向风力及弦杆变

形产生的内力。在桁架两端斜杆所在的斜平面设置

桥门架，上弦节点设横向联结系。

每片主桁两端设盆式橡胶支座。

２．３引桥上部结构

因原主桥边墩为拆除重建结构，与主桥相邻的

引桥也需拆除重建。主梁采用预应力砼Ｔ梁，单幅

桥面宽度为２Ｏ．７５ ｍ，横向布置１Ｏ片梁，腹板中心

距为２．０７ ｍ，跨度为１５￣２５ ｍ。梁端每片梁布置１

个支座。

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其他各跨引桥采用与原结构相同的结构形式，

在两侧拼接，宽度均为８．８ Ｉｌｌ，跨度布置与原桥相

同。每侧拼接结构横向采用４片预应力砼Ｔ粱，梁

底与原结构保持一致，腹板中心距２．２ ｍ，桥面与原

桥顺接，横坡相同，拼接方式为刚性连接。

２．４下部结构

改扩建下部结构与原桥均不进行连接。主桥桥

墩采用Ｙ形墩，底部墩柱横断面尺寸为６５０ ｃｍｘ

２１０ ｃｍ，顶部帽梁横断面尺寸为２ ３３０ ｃｍ×２５０

ｃｍ。新建Ｔ梁桥墩为带盖梁的三柱式墩，墩径１３０

ＣＩＴＩ；其他Ｔ梁桥墩均采用与原结构相同的带盖梁的

双柱墩，直径１１０ ｃｍ。两端桥台均为桩柱式桥台。

墩台均采用钻孔桩基础，按摩擦桩设计，拼宽部

分桥梁的墩台适当加长桩长以尽量降低新结构桩基

的沉降量。

３ 结 语

受力均满足设计要求。通车运营后，各构件受力良

好，承载能力满足要求，证明所用改建方案可行。

伴随着国民经济的快速发展，公路荷载等级和

交通量不断增加，许多公路面临着改扩建问题，以提

高公路的通行能力。在改扩建设计中应充分考虑利

用原有构件以缩短工期、降低造价。

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（上接第１２７页）

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