中小橋梁橫向拼接設計市政二所：梁峰Email：lf25@2014年10月1、概述

2、分類

3、受力特點

4、應用范圍

5、意義

6、設計原則主要內容1概述1.1技術方向的由來滬寧擴建設計新老橋梁拼接橋梁拼接技術1概述1.2技術方向的用途1概述1.2技術方向的用途1概述1.2技術方向的用途1概述1.2技術方向的用途1概述1.3技術方向的知識結構體系梁間連接部、橫梁受力計算拼接構造設計單梁橫向分配系數計算公路橋梁特別是大跨徑橋梁作為一種帶狀結構，一般將橫向剛度簡化為剛性從而將全橋為平面桿系進行計算。對于中小跨徑橋梁、寬橋、橫向多梁組合橋，橫向影響因素不可忽略，則采用橫向分配系數的理論仍將全橋簡化為平面桿系。1概述1.4橋梁橫向受力計算特點公路橋梁特別是大跨徑橋梁作為一種帶狀結構，一般將橫向剛度簡化為剛性從而將全橋為平面桿系進行計算。對于中小跨徑橋梁、寬橋、橫向多梁組合橋，橫向影響因素不可忽略，則采用橫向分配系數的理論仍將全橋簡化為平面桿系。1概述1.4橋梁橫向受力計算特點中小跨徑橋梁、寬橋、橫向多梁組合橋的計算過程計算橫向分布系數K公路橋梁特特別是大跨跨徑橋梁作作為一種帶帶狀結構，，一般將橫橫向剛度簡化為剛性性從而將全全橋為平面面桿系進行行計算。對于中小跨徑橋橋梁、寬橋橋、橫向多多梁組合橋橋，橫向影響響因素不可可忽略，則則采用橫向向分配系數數的理論仍仍將全橋簡簡化為平面面桿系。1概述1.4橋梁橫向受受力計算特特點中小跨徑橋橋梁、寬橋橋、橫向多多梁組合橋橋的計算過過程計算橫向分布系數K縱向布載計算內力M公路橋梁特特別是大跨跨徑橋梁作作為一種帶帶狀結構，，一般將橫橫向剛度簡化為剛性性從而將全全橋為平面面桿系進行行計算。對于中小跨徑橋橋梁、寬橋橋、橫向多多梁組合橋橋，橫向影響響因素不可可忽略，則則采用橫向向分配系數數的理論仍仍將全橋簡簡化為平面面桿系。1概述1.4橋梁橫向受受力計算特特點中小跨徑橋橋梁、寬橋橋、橫向多多梁組合橋橋的計算過過程計算橫向分布系數K縱向布載計算內力M單梁內力M’=K·M公路橋梁特特別是大跨跨徑橋梁作作為一種帶帶狀結構，，一般將橫橫向剛度簡化為剛性性從而將全全橋為平面面桿系進行行計算。對于中小跨徑橋橋梁、寬橋橋、橫向多多梁組合橋橋，橫向影響響因素不可可忽略，則則采用橫向向分配系數數的理論仍仍將全橋簡簡化為平面面桿系。1概述1.4橋梁橫向受受力計算特特點中小跨徑橋橋梁、寬橋橋、橫向多多梁組合橋橋的計算過過程計算橫向分布系數K縱向布載計算內力M單梁內力M’=K·M2橫向拼接方方式2.1分類2橫向拼接方方式2.1分類縱縫處理方式使用特點采用瀝青和木條填充采用這種方式會使得新舊橋邊緣處很容易出現啃邊的現象，同時新舊橋在汽車荷載作用下的撓度差異也會在接縫處反映出來，使得瀝青和木板條的填充失效，導致行車條件變差，加重后期養護維修的任務。采用鋼板包邊可以解決啃邊問題。但這種方式僅適用剛性橋面，也不能解決新舊橋撓度差的問題，在高速行車時還容易導致車輪打滑，降低了行車安全性。采用橋面連續避免了新舊橋完全不連接而出現的啃邊現象，也規避了外包鋼板帶來的行車打滑問題。但新舊橋活載撓度差依然存在，使得結構在長期運營中不可避免地出現接縫處橋面鋪裝開裂的現象，為后期養護帶來隱患，因而僅適用于橋梁跨徑較小、主梁相對撓度較小的情況。采用縱向伸縮縫連接能最直接地解決新舊橋縱向接縫的問題。縱向伸縮縫利用自身構造能很好地適應新舊橋主梁間的縱向和豎向變形差，使新舊橋變形平順過渡，優化行車條件．而某些伸縮縫還在表面作了防滑處理，可以保障雨雪天氣下的行車安全。但造價較高．且需要日常維護。2橫向拼接方方式2.2有縫連接連接方式圖示構造及受力特征使用特點鉸接連接處翼緣混凝土澆筑后在其頂面鋸縫，填塞柔性材料，底部預埋木條或橡膠條。翼緣內僅有少量鋼筋進行連接，形成不能傳遞彎矩的柔性鉸接構造。削弱了橋梁的連接剛度，后期運營中的收縮、徐變和沉降差，以及行車引起的撓度差會造成連接處填塞的木條、橡膠條脫落，割縫對應橋面處破損．行車條件劣化．難以保證后期運營中結構的耐久性，加大后期養護維修的費用。滬寧、滬杭甬高速公路采用了這種連接方式。半剛接構造上采用深鉸或僅削弱翼緣下部。不僅能傳遞剪力，還能傳遞部分的彎矩。既能夠較好地解決收縮、徐變和基礎不均勻沉降引起的開裂，同時也具有相當的剛度，確保運營中在接縫位置不出現撓度差。橋面平順保證行車安全。一般用于板梁。剛接采用強大橫梁或全斷面連接。能傳遞剪力和彎矩。可以確保橋面平順、安全行車。但是，由于收縮徐變、沉降和運營荷載等因素的影響，剛性連接的技術難度也最大。簡支空心板梁和T梁的剛性連接技術較完善。中大跨徑橋梁中常用的混凝土箱梁的剛性連接在國內尚未得到廣泛認可。2橫向拼接方式2.2無縫連接橫向拼接方式適用結構計算方法不連接各種結構杠桿法。鉸接箱梁、小箱梁、空心板鉸接板梁法、有限元法。半剛性連接小箱梁、空心板偏安全地采用鉸接板梁法、GM法、有限元法。剛性連接T梁剛接板梁法、剛性橫梁法、GM法、有限元法。傳統方法3橫向拼接計算3.1橫向分配系數計計算橫向拼接方式結構類型計算公式鉸接小箱梁M=0.46-0.041N+0.14S-0.0025L鉸接空心板M=0.138+0.217S-0.0042L-0.0052B+0.032b1剛性連接T梁M=0.081+0.207S+0.0011L+0.0053B+0.157b1經驗公式簡化計計方法注：本方法參考考《東北公路》2003年第4期《公路橋梁荷載橫橫向分布系數簡簡化計算》作者：宋建永、、張浩陽、張樹樹仁式中，M——橫向分布系數；；N——主梁根數；L——跨徑；S——梁距；B——車道寬；b1——邊主梁中心線到到路緣石距離。。3橫向拼接計算3.1橫向分配系數計計算3橫向拼接計算3.1橫向分配系數計計算3橫向拼接計算3.1橫向分配系數計計算剛接3橫向拼接計算3.1橫向分配系數計計算半剛接3橫向拼接計算3.1橫向分配系數計計算鉸接3橫向拼接計算3.1橫向分配系數計計算有縫連接3橫向拼接計算3.1橫向分配系數計計算分布區間3橫向拼接計算3.1橫向分配系數計計算區間概率分布的的橫向分配系數數計算法分別計算剛接和鉸接的橫向分配系數根據連接方式建立連接概率分布函數按目標保證率求得對應的計算橫向分配系數根據橫向分配系數求單梁計算內力橫向分配系數的的變化范圍：完全鉸接時達到到最大值，完全剛接時達到到最小值。半剛接時橫向分分配系數與剛接接程度相關。3橫向拼接計算3.1橫向分配系數計計算連接部計算主要要是相鄰兩片梁梁之間板的計算算。可參考《公路鋼筋混凝土土及預應力混凝凝土橋涵設計規規范（JTGD62-2004）》中4.1節中相關要求。。橫向拼接方式適用結構計算方法不連接各種結構懸臂板。鉸接箱梁、小箱梁、空心板懸臂板。當下部構造分離時應計算不均勻沉降影響。半剛性連接小箱梁、空心板單向板。當下部構造分離時應計算不均勻沉降影響。剛性連接T梁長邊/短邊≥2，單向板；長邊/短邊＜2，多向板。當下部構造分離時應計算不均勻沉降影響，還應進行橫梁受力計算。注：如橫向為新新老橋拼接時，，不均勻沉降幾幾乎肯定發生，，除了采用預壓壓等措施外，需需要增加不均勻勻沉降的計算值值。3橫向拼接計算3.2連接部計算拼寬連接部計算算中施加單位力力或單位位移單單寬板的受力模模型。（1）鉸接對翼緣根根部受力不利（（2）翼緣根部上下下緣均需配置受受力鋼筋3橫向拼接計算3.2連接部計算4技術的實踐與應應用4.1局部拼接的理論論基礎——力矩傳遞法計算算橫向分配系數數計算影響線繪制影響線全斷面布載計算分布系數剛接計算分布系數局部斷面布載鉸接計算分布系數評價設計概率得到設計值傳統影響線算法法基于力矩傳遞法法的簡化算法4技術的實踐與應應用4.1局部拼接的理論論基礎——力矩傳遞法計算算橫向分配系數數剛接計算法圖示示4技術的實踐與應應用4.1局部拼接的理論論基礎——力矩傳遞法計算算橫向分配系數數鉸接計算法圖示示4技術的實踐與應應用4.1局部拼接的理論論基礎——力矩傳遞法計算算橫向分配系數數不等剛度鉸接計計算法圖示4技術的實踐與應應用4.1局部拼接的理論論基礎——力矩傳遞法計算算橫向分配系數數剛度比梁高梁受力寬度橫向連接方式跨徑影響因素4技術的實踐與應應用4.2橫向模塊化設計計4技術的實踐與應應用4.2橫向模塊化設計計標準模塊4技術的實踐與應應用4.2橫向模塊化設計計非標準模塊非標準模塊模塊化設計的優優點(1)縮短工期(2)降低施工費用(3)方便修改及維護護(4)提高質量4技術的實踐與應應用4.2橫向模塊化設計計4技術的實踐與應應用4.2橫向模塊化設計計4技術的實踐與應應用4.3拼寬橋梁設計或或互通接入口橋橋梁設計4技術的實踐與應應用4.3拼寬橋梁設計或或互通接入口橋橋梁設計標準模塊4技術的實踐與應應用4.3拼寬橋梁設計或或互通接入口橋橋梁設計標準模塊非標準模塊4技術的實踐與應應用4.3拼寬橋梁設計或或互通接入口橋橋梁設計標準模塊非標準模塊連接部4技術的實踐與應應用4.3拼寬橋梁設計或或互通接入口橋橋梁設計4技術的實踐與應應用4.3拼寬橋梁設計或或互通接入口橋橋梁設計原結構4技術的實踐與應應用4.3拼寬橋梁設計或或互通接入口橋橋梁設計原結構拼接結構4技術的實踐與應應用4.3拼寬橋梁設計或或互通接入口橋橋梁設計原結構拼接結構連接部優點:(1)預制拼裝，縮短短工期；(2)方便設計、施工工；(3)方便修改及維護護；(4)提高質量；(5)為升級改造預留留接口；(6)預防不確定風險險。4技術的實踐與應應用4.3拼寬橋梁設計或或互通接入口橋橋梁設計原結構拼接結構連接部4技術的實踐與應應用4.4新型橫向拼裝橋橋梁4技術的實踐與應應用4.4新型橫向拼裝橋橋梁4技術的實踐與應應用4.4新型橫向拼裝橋橋梁4技術的實踐與應應用4.4新型橫向拼裝橋橋梁可拼接橋梁（拉拉鏈式橋梁）:(1)預制拼裝，縮短短工期(2)方便設計、施工工(3)方便修改及維護護(4)提高質量(5)適應能力強，無無須支架，寬度度可調節。4技術的實踐與應應用4.5依托項目實例引江河大道新通通揚特大橋站前路4技術的實踐與應應用4.5依托項目實例4技術的實踐與應應用4.5依托項目實例4技術的實踐與應應用4.5依托項目實例4技術的實踐與應應用4.5依托項目實例對于交寬橋梁跨跨越斜交道路、、溝渠的情況，，利用橋梁分幅幅，進行斜橋正正做，也可省去去復雜的斜橋分分析計算，簡化化設計和施工4技術的實踐與應應用4.6平面錯孔橋梁4技術的實踐與應應用4.6平面錯孔橋梁4技術的實踐與應應用4.7加固橋梁1、將橫向拼接技技術的實踐經驗驗理論化，構建建結構受力模型型，利用廣泛的的試驗和觀測研研究數據，分析析形成規律，為為今后的設計工工作提供理論依依據，并形成指指導性的成果。。2、總結橋梁橫向向拼接技術方面面的實踐和應用用體系，系統性性的解決各類型型橋梁拼接所采采用的計算模型型，針對目前的的工程實踐提出出簡便易行的計計算方法。3、指導工程設計計，為標準化、、模塊化設計提提供理論基礎，，為橋梁拼寬設設計、變寬橋梁梁分幅設計提供供理論基礎。5采用該技術的意意義第1章總則則第2章測量調調查要求第3章設計原原則第1章總則1.1本設計原則的制制定是為新老橋橋梁橫向拼接加加寬的結構設計計提供基本技術術準則和設計參參考。1.2新老橋梁橫向拼拼寬是指橋梁整整體在橫向為分分期修建，或在在原有橋梁橫向向以拼接加寬的的方式新建新的的橋梁，最終形形成整體橋面的的橋梁設計方案案。1.3新老拼寬橋梁除除滿足本設計原原則外，尚應符符合國家現行的的有關標準和規規范。1.4新老結構連接形形式上部構造可采用用有縫連接（不不連接）、鉸接接、半剛接、剛剛接等多種方式式；下部構造可可采用連接或不不連接等形式。。有縫連接、鉸鉸接屬于弱連接接，半剛接、剛剛接屬于強連接接。6設計原則1.5新老結構的類型型及拼接方案新老結構上部構構造類型主要有有預制T梁、預制空心板板、預制箱梁、、現澆箱梁等。。采用同種類型型的結構進行拼拼寬，為同剛度度拼寬；采用不不同類型的結構構進行拼寬，為為異剛度拼寬。。設計中盡量采采用同剛度拼寬寬。1.6各種連接形式見見下表，可根據據工程特點進行行選用。6設計原則連接方式構造受力特征特點不連接（廣義連接）利用伸縮縫或填縫連接新老構造不傳遞內力，新老結構互不影響受力明確，但容易破壞，維護量大，或造價高鉸接利用假縫處鋼筋連接形成鉸，或僅橋面板連接，受力狀態類似于鉸傳遞剪力，不能傳遞彎矩，新老結構影響較小受力較明確，可忽略新老構造間的相互作用，橋面連續，適用性好半剛接采用深鉸或加厚的橋面板連接不僅能傳遞剪力，還傳遞部分的彎矩受力不明確，但較好地解決不均勻沉降引起的開裂，新結構對原有構造能形成一定加固作用，橋面平順剛接采用橫梁或全斷面連接能傳遞剪力和彎矩不均勻沉降影響較大，受力不明確，可以確保橋面平順。連接的技術難度大第2章測量調查要要求2.1新老結構拼接設設計中，必須對對原有構造物進進行充分、完整整的調查，以取取得足夠的設計計資料。2.2被拼接的原有構構造物調查主要要有3項內容：（1）使用現狀調查查（2）特征點測量（3）設計資料和竣竣工資料的搜集集2.3被拼接的原有構構造物使用現狀狀調查包括外觀觀普查、橋梁檢檢測、荷載試驗驗等，可參考相相關規范進行。。2.4外形特征點測量量：被拼接的原原有橋梁應在橋橋梁外邊緣布設設幾何外形測點點，跨徑≤20m的橋，在墩中心心線處外邊緣布布設測點；跨徑徑＞20m的橋，除了在墩墩中心線處外邊邊緣布設測點，，還需在跨中外外邊緣布設加密密測點，測點間間距不大于20m。2.5高程特征點測量量：被拼接的原原有橋梁應在橋橋梁護欄內邊緣緣布設高程測點點，布點位置可可對應外形測點點，在護欄內側側布設。6設計原則2.6橋長控制點測量量：在各橋伸縮縮縫處的外形測測點和高程測點點兼做橋長控制制點，位置在伸伸縮縫中心線處處的護欄內外側側。2.7各測點可利用GPS-RTK測量坐標值，利利用電子水平儀儀測量高程值。。但外形測點控控制坐標，高程程測點控制高程程，橋長控制點點為坐標、高程程雙控制。2.8橋梁拼接基準線線：設計前應利利用外形測點擬擬合橋梁拼接基基準線，單孔橋橋、直線橋（包包括彎橋直做的的橋梁）應為直直線；多孔彎橋橋應為曲線。擬擬合后的橋梁拼拼接基準線應與與外形測點的距距離均不小于5cm。基準線的兩端端起訖于原橋伸伸縮縫中心線。。拼接部分的上上部構造布置以以該基準線為設設計基礎。2.9橋梁高程復核，，拼接部分的高高程應以原橋高高程測點為基準準設計。設計高高程與測點高程程推算的該點高高程相差應不小小于3cm，可利用橋面鋪鋪裝層調整，否否則應調整縱面面線型重新設計計。2.10涵洞、通道特征征點：明涵、明明通參見橋梁；；暗涵、暗通控控制測點為進出出口中心處涵頂頂和涵底處（通通道相同）。該該特征點同時為為外形特征點和和高程特征點。。6設計原則6設計原則第3章設計原則3.1橫向組合后的橋橋梁應滿足整體體使用要求。3.2組合橋梁的各組組合部分應采用用同一荷載等級級。新建結構連連接原有結構的的橋梁應對原有有結構部分進行行驗算，應與新新建結構滿足相相同的荷載標準準。3.3橋梁各橫向組合合部分宜采用相相同的結構形式式和跨徑。為最最大限度地發揮揮結構抗力，應應盡量加強橫向向聯系。3.4當橫向各組合部部分為不同的結結構形式或跨徑徑時，存在橫向向剛度差，為避避免應力集中，，應采用鉸接或或不連接等弱連連接形式，弱化化橫向聯系，同同時加強縱向剛剛度，以確保結結構的受力安全全。3.5寬拼接橋（拼接接部分＞5m）的拼接方式：：拼接部分基本本為獨立受力模模式，原則上采采用上部構造弱弱連接，下部構構造不連接方式式。窄拼接橋（（拼接部分≤3m）的拼接方式：：拼接部分難以以獨立受力或獨獨立受力性能不不佳，需要與原原結構共同受力力，原則上采用用上部構造強連連接、下部構造造連接方式。介介于二者之間的的情況可根據具具體情況采用合合適的拼接方式式。6設計原則3.6拼接橋梁應注意意橋路配合，當當橋梁位于平曲曲線上時，左右右加寬橋須按相相應曲率布置。。位于縱坡處，，加寬橋應與原原橋縱坡擬合一一致。3.7拼接橋的基礎形形式考慮到減小小對老橋基礎的的影響，原則上上采用樁基礎；；當地基條件較較好時，也可采采用與原橋相同同的基礎形式，，但應注意考慮慮減小結構沉降降的措施。3.8當拼接橋新老結結構均為摩擦樁樁時，拼寬部分分新橋樁長應比比原有老橋樁長長長。3.9對于橋下凈空受受限的主線上跨跨橋，通過調整整被交道縱坡或或適當降低上部部結構建筑高度度的方案進行擴擴建，以使橋下下凈空滿足規范范要求。3.10被阻斷斷、破破壞的的既有有設施施(水管、、過橋橋管線線、人人行道道)，本次次設計計應根根據地地方需需要，，考慮慮恢復復與改改移。。3.11拼接方方案選選擇應應充分分考慮慮施工工對行行車的的影響響，并并考慮慮維持持交通通施工工方案案的合合理。。3.12鋪裝厚厚度應應盡可可能與與老橋橋保持持一致致。6設計原原則3.13橫隔板板屬于于強連連接構構造，，能加加強橫橫向聯聯系，，減小小橫向向分布布系數數，從從而分分擔主主梁單單梁荷荷載。。但其其適應應變形形能力力底，，容易易造成成較大大應力力集中中而被被破壞壞。建建議新新老拼拼接部部位不不宜采采用橫橫隔板板，而而采用用邊梁梁形式式。新新建結結構之之間可可采用用橫隔隔板。。3.14濕接縫縫是新新老結結構拼拼接的的重要要構造造，起起到連連接新新老結結構橋橋面板板的作作用，，為了了減小小新老老結構構不均均勻沉沉降，，濕接接縫應應在新新結構構施工工完畢畢后預預壓三三個月月后進進行。。3.15濕接縫縫盡量量采用用標準準構造造，以以便標標準化化設計計和施施工。。圖2標準濕濕接縫縫示意意圖3.16濕接縫縫及梁梁內預預埋的的橫向向連接接鋼筋筋應不不小于于φ