桥梁检测、评定与改扩建、加固关键技术研讨会
buxi沈大高速公路桥梁改扩建设计技术
曲向进 郭卫民 王昕
（辽宁省交通勘测设计院 邮编：110005）
内容提要：沈阳至大连高速公路改扩建工程是我国第一条高速公路改扩建项目。本文简要的介绍了原沈大高速公路桥梁的现状，针对其不同形式，详细介绍了各类桥梁的加宽改造设计方案。
关键词：高速公路 改扩建
一、项目概况
原沈大高速公路1984年6月开工建设，1986年起分段陆续建成交付使用，1990年9月1日全线建成通车。它北起辽宁省省会沈阳市，南至大连市，纵贯辽东半岛，连接沈阳、辽阳、鞍山、营口、大连五大工业城市，沟通大连、营口二大港口和沈阳桃仙、大连周水子两大国际机场，在辽宁省及整个东北地区的公路运输网中占据重要地位，同时也是国家规划的高速公路网的重要组成部分。
沈大高速公路原为双向四车道，路基宽26米。运营十多年间，交通量以较快的速度递增。改扩建前，局部路段路面已到使用年限，路面状况较差。
考虑到沈大高速公路在辽宁省乃至全国经济建设中所发挥的重要作用，通过对经济、交通长远发展的预测分析，从长远发展的角度出发，经过反复论证，确定了结合路面大修，将其建成路基宽42m、双向八车道高速公路的改扩建方案。
改扩建工程起点为K15+495（金宝台收费站），终点为K363+540（后盐收费站），改扩建里程347.955公里。
沈大高速公路改扩建段主线共有大中桥56座，其中特大桥1座，大桥15座，中桥40座，小桥84座，通道248座，主线上跨分离式立交 20座，跨线桥81座。
二、桥涵构造物类型及存在的主要问题
全线大中桥上部结构主要分为钢筋砼矩形板、钢筋砼空心板、预应力混凝土空心板和预应力混凝土T型梁、钢筋混凝土连续梁、连续刚构和空腹拱等型式，下部
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主要为桩柱式、重力式和钢筋混凝土薄壁式桥墩和重力式、肋板式等桥台结构。小桥、通道桥的上部结构主要分为钢筋砼矩形板、钢筋砼空心板和石砌拱等型式。下部结构有石砌轻台、钢筋砼薄壁台、钢筋砼薄壁U台、钢筋砼扶壁台、石砌重力式U台、钢筋砼肋板台和柱式台等。涵洞主要有钢筋砼圆管涵，钢筋砼箱涵，石砌拱涵，盖板涵等型式，其中盖板涵上部结构主要为矩形板，下部结构为石砌墩台。
当年，沈大高速公路的建设是在我国高速公路设计和施工规范还不完善的情况下进行，由于经验不足，不可避免，该路在设计和施工方面存在一些不足。如全线84座跨线桥桥孔跨径普遍偏小；主线通道净空标准低，许多已不满足沿线出行的需求；主线桥梁结构型式采用老标准图，安全储备较低，耐久性差。尤其随着后来交通量的急剧增长，重车、超载车辆的增加，原有的许多桥涵构造物出现了破损，部分桥梁破坏甚至十分严重，严重影响着结构和车辆运营的安全。
加宽改造前期，我们对沈大路原有桥涵构造物进行了详细的外观质量检测，原有桥涵从总体上看质量虽尚好，但也存在一些问题或缺陷，其主要表现在：
1、桥面沥青铺装虽多数已经过修补，较平整，但仍有相当一部分存在坑槽、网裂，个别甚至破损比较严重。
2、桥面伸缩缝均出项不同程度的损坏，有相当一部分桥梁伸缩缝破坏严重。 3、桥头路基均有不同程度的沉降和渗水严重，桥头跳车严重。桥面背墙前缘和外侧均有明显的裂缝。
4、大部分梁板存在不同程度的盐腐蚀，造成梁板砼剥落和剥蚀、渗水。部分梁板钢筋外露，或有蜂窝、狗洞，部分梁板底面裂缝宽度超限。多数带翼缘式空心板板间铰缝破坏严重，造成桥面梁板单板受力。
5、下部结构在梁板接缝下方墩台帽顶面多有小面积砼剥落和剥蚀，个别盖梁、墩身混凝土剥蚀、开裂，钢筋外露锈蚀，有部分石砌结构和混凝土结构桥台台身和侧墙存在较严重的纵、横向裂缝等。
桥面伸缩缝破损 桥面坑槽破损
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梁板露筋锈蚀 梁板混凝土剥落钢筋锈蚀
石砌台身竖向裂缝 侧墙开裂外倾
三、桥涵构造物的主要加宽设计方案
（一）主要技术标准
沈大路原有路基宽26.0米，分隔带3.0米，其中大中桥桥梁全宽25.5米，桥面净宽11.0米；小桥、通道桥和明盖板涵全宽26.0米，桥面净宽11.25米。设计荷载为汽-超20，挂车-120，验算荷载为特-390。
本次加宽改造，路基加宽到42米，大中桥桥梁全宽41.5米，桥面净宽18.75米；小桥、通道桥和明盖板涵全宽42.0米，桥面净宽19.00米。桥梁设计荷栽采用汽车-超20级、挂车-120，验算荷载为特载-480。
（二）梁的主要加宽改造方案
结合沈大路具体施工组织方案，并综合考虑结构安全、运营使用状态等因素，最终确定了新旧桥梁上下部结构总体上采用刚性连接的桥梁加宽方案。其中：
1、结构上部
(1)对预应力混凝土空心板和10米以下的钢筋混凝土矩形板，在验算强度和变形满足要求的前提下，原则上考虑利用。设计中结合外观具体调查结果和施工
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中可能造成的部分梁板损坏确定旧桥相应梁板的利用数量和报废数量。对原桥上部跨径小于10米的带翼缘式空心板结构，考虑其耐久性较差和结构本身的缺陷，设计考虑废除，重新按钢筋混凝土矩形深铰空心板设计。新加宽部分采用与原板采用相同的断面形式，新旧板间采用铰缝连接。
(2)对跨径大于等于10米的钢筋砼空心板，考虑到板大部分破损严重，耐久性差的实际情况，设计对该类梁板均不考虑利用，全部按预应力砼空心板重新设计。
(3)对原桥为刚构结构的，除个别不满足跨径要求而拆除重建外，其余的原则上保留原桥上下部结构，并按原结构形式加宽。加宽前先将原结构侧面凿毛，后植入钢筋，与加宽侧上下部钢筋连接后浇注加宽侧混凝土，形成整体连接。考虑到加宽部分混凝土收缩徐变相对较大，设计上在新旧梁体间设置假缝以约束裂缝的开展范围，同时加强桥面铺装钢筋构造，防止裂缝反射到桥面。
(4)对T型梁结构，设计将原桥桥面铺装及防撞墙凿除，上部外侧边T梁拆下，其余不动，作为拓宽后新桥的外侧边梁，中间增加5片1.6米宽的新T梁，拓宽部分与原T梁横向采用湿接缝和现浇横隔梁刚性连接，如下图。
新加宽部分T梁断面基本同原桥，按预应力砼B类构件设计。
(5)饽饽山空腹拱桥是本项目中唯一一座上承式肋拱桥（无铰拱），主跨30米，拱肋为I型，桥面板为装配式钢筋混凝土连续板；桥台为重力组合式台。(见下图)
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新建结构采用与原桥相同的结构形式。经验算后相应增加加宽侧拱肋片数，新建拱肋与原桥拱肋采用植筋，浇注横系梁连接，以保证新老拱肋整体受力。新旧拱上横梁及桥面板采用现浇湿接缝连接。原桥面铺装及防撞墙全部凿除后重新浇筑，新旧桥面板相接处进行钢筋加强并采取聚丙烯纤维混凝土浇筑，以防产生裂缝。
原桥台利用，新旧桥台台身通过锯齿型企口连接，企口部分浇注混凝土，以保证新旧桥台的整体性。
原海湾大桥 饽饽山桥施工中
(6)海湾大桥是本项目唯一一座特大型桥梁，也是本次加宽改造工程的重点、难点。原海湾大桥和与其相连的潮沟大桥上部结构分别为50米预应力混凝土T型鱼腹梁和钢筋混凝土连续箱梁，结构相对复杂，桥位处于海湾深水区，施工条件较差，且结构复杂，双侧对称加宽施工工期长，造价高。次设计最后确定原左右两幅桥结构不变，作为扩建后的右幅，单向通行，在原桥左侧按原桥桥孔布置新建单向四车道桥梁的方案。
加宽的海湾大桥
2、下部结构及基础
加宽设计对墩台身及基础总体上采用整体刚性连接的加宽方案，其中：
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(1)对原桥为单柱或多柱式墩、台并设盖梁的，新加宽部分仍采用单柱或双柱，同时将原盖梁外侧悬臂端根据需要凿除并露出原构造和受力钢筋，并根据需要在旧桥盖梁内植入钢筋，与新桥钢筋连接后整体浇注新桥盖梁如下图。
(2)原桥为石砌重力式或轻型桥墩及桥台的，除部分破损严重或不满足使用功能全部拆除重建外，对其它较完好的，设计主要采取拆除原墩、台端头成齿口，加宽部分墩、台身亦砌筑成齿口状，横桥向砌口间现浇砼使新旧墩、台身连成整体，以保持与原有墩台身的协调。现浇部分外侧依旧采用块石镶面。
桥梁加宽拼接 石砌台加宽拼接
(3)原桥为钢筋混凝土薄壁墩台和扶壁式桥台的，加宽部分仍采用钢筋砼薄壁型墩台或扶壁式桥台结构，横向则通过在原桥墩台身侧面植入钢筋后与加宽部分墩台身整体浇注。如下图。
(4)对原桥为桩基础的，新加宽部分仍采用桩基础。原桥为钢筋混凝土扩大基础或有钢筋混凝土承台的，加宽侧桥梁按植筋的方式与原桥承台和基础相连接成整
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体；对原桥为片石混凝土或浆砌片石基础的，原基础端面凿毛后再砌筑加宽段桥梁基础。
四、结束语
上述桥梁加宽改造设计技术在沈大路改扩建工程中得到顺利实施，通过近两年多的通车运营，目前桥梁使用状况良好。
沈大高速公路改扩建工程是我国第一条大规模高速公路改扩建项目，同当年它的修建一样，有许许多多的技术标准尚不完善，有许多的技术需要我们在项目实施中探讨、学习、积累和总结完善。
我们将继续跟踪改扩建工程的实施效果，进一步总结勘察设计经验，为高速公路建设的可持续发展贡献力量。
腾飞—改建后的沈大高速公路
参考文献
[1] 沈大路改扩建创一流纲要．辽宁省交通厅．2001年 [2] 桥梁工程．范立础．1988年
[3] 墩台与基础．人民交通出版社．1992年
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