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摘 要：由于城镇化进程的发展使得城市规模不断扩大，很早之前创建的国省干线公路路线，越来越多的干线公路城镇段正在外移，遗留在城市中的干线公路桥梁由于非机动车及人行道等功能的缺失必须根据城市规划发展的需要进行改造，结合工程实践，介绍在公路桥梁向城市道路桥梁功能转变时的改造设计思路及方法。
关键词：桥梁；设计；加固；规划
中图分类号：K928.78 文献标识码：A文章编号：
引言
由于社会经济的发展，城市的规模在不断的扩大，从前修建的许多的公路路线已经不能满足现在的交通要求。干线公路城市过境段现阶段正在实施大规模的外移改建工程，某省11个地市中某市国道103改线后，以前修建的许多桥都退出了公路桥梁的舞台，原来位于城市中或近郊的公路桥现逐步转变功能，成为城市不同功能分区的重要连接通道，这样不仅要求桥梁有必要的安全行车条件，而且要提供人行道、非机动车通行以及照明亮化等城市道路桥梁相应的各种实施，从而催生了大批旧桥加固、加宽工程。
一、问题提出
某大桥1999 年进行了拆除新建，当年建成通车。2006 年完成了公路干线桥梁使命，真正成为了连接河东西的城市道路组成部分。原设计荷载为汽车-超20 级挂车-120，桥面宽度为：净24.0+2×0.5m 防撞护栏，全桥宽25m，桥长565.5m。上部结构为14 孔40m 简支I形组合梁，梁间用TST 伸缩缝连接，下部结构采用柱式墩、肋板台，基础为钻孔灌注桩。桥台桩基直径采用1.2m，桩长40m；桥墩桩基直径采用1.5m，桩长50m。根据当地城市发展规划，大桥已成为城市道路桥梁。原桥已经使用近10 年时间，桥面破损严重，伸缩缝已完全损坏，无人行道，严重制约城市发展和影响河两岸人们交通出行，因此当地政府决定对大桥按照城市道路桥梁功能特性进行加固、加宽改造。
二、方案拟定
根据要求工程项目按照城市主干道标准设计，汽车荷载等级采用公路I 级，设计洪水频率采用1/100，设计速度：60km/h。桥面行车道宽度采用46m，两侧设4.5m 宽人行道，两侧护栏、中央隔离带及人行道侧石根据景观需要另行设计，桥梁总宽55.0m。
根据当地区域水文、地质资料，该桥百年一遇洪水流量为Qs=3,000m3/s，桥位处一般冲刷深度为4.3m，局部冲刷深度为3.6m。桥位处地质钻孔50m 范围内形成了一套第四纪以来经冲积为主兼具湖积性质的河湖相沉积物，地层的形成基本以粉、细砂为主，并夹有粘性土（局部为粉土）层构成。地震动峰值加速度0.20g，相当于地震基本烈度8度区，其液化层深度为12.3m~13m。
根据总体设计要求，在前期方案设计着重解决：
（1）新加宽部分的桥型方案。预应力T 型梁较预应力砼连续箱梁有横向整体刚度较好，预制安装重量较小，结构形式与旧桥相似，变形特点相近，后期运营中易于维修养护等优势，同时也满足过水断面泄洪要求，故在新加宽部分的桥型方案拟定中采用14 孔40m 预应力砼先简支后连续T 梁结构。
（2）旧桥改造加固方案。旧桥的简支梁结构，从受力和行车舒适方面都不理想，新加宽部分拟采用先简支后连续结构。为了使新旧桥有相近的受力和变形特点，拟将旧桥体系作适当改造，使其具有一定的连续梁特性。为此提出如下解决方案：在梁端横隔梁上钻孔，然后穿入钢筋锚固。凿除原有梁端部分桥面铺装，在两片梁之间绑扎钢筋，并且使新绑扎的钢筋和原有桥梁的钢筋连接起来，并浇筑混凝土（相当于湿接缝），在桥面铺装部分采用桥面连续形式，从而使其具有连续梁的特性。
（3）新、旧桥纵向连接方案。由于旧桥已经使用10 年时间，沉降、徐变基本完成，新桥使用过程中将发生沉降、徐变等变形位移，在新、旧桥的连接处理上，设计方案采用分离处治方式，新加宽桥梁上部结构与旧桥间预留沉降缝，缝间填柔性材料，沥青混凝土桥面铺装整体浇筑，并设切缝，下部结构无连接。
（4）过桥市政管线方案。应临汾市建设规划，在加宽马务桥的上游（北侧）拟敷设过桥供水管1 道，管道材质采用DN400×8 钢管，管外防腐保温层。设计考虑将供水管道穿插于新桥北侧边梁内侧的横隔板中间通过。通讯光缆和电缆可敷设于人行道板下通过。
三、方案设计
1．加宽新桥
加宽新桥采用原桥两侧加宽方式，每侧各加宽15.5m，加宽部分上部结构采用14 孔40m 预应力混凝土先简支后连续T 梁，下部结构采用柱式墩、肋板台、钻孔灌注桩基础（其中桥台桩长40m，桩径1.5m；桥墩桩长55m，桩径1.6m）。
全桥共设5 联，联孔形式为3+3+2+3+3。桥面铺装采用3cmAC-13 沥青混凝土+5cmAC-20 沥青混凝土＋FYT 改进型防水层＋10cmC40 防水混凝土。加宽后的横断面布置见图1。
图1 横断面布置图
（1）上部结构
采用交通运输部颁布的标准跨径40mT 梁上部结构设计，局部进行调整：
图2 边梁翼板端调整图
①T 梁
原桥外侧加宽15.5m，采用调整边梁宽度的方法。边梁翼板边缘至边梁中线距离由标准120cm 调整为85cm（见图2），人行道板悬出翼板边缘外25cm，中梁采用标准宽度230cm，加宽部分共用5 片中梁，2 片边梁。
②横隔板
在本次加宽、加固改造中提出了新桥北侧敷设供水管道（管道直径800mm）要求，為了美化景观，该设计考虑将供水管道穿插于新桥北侧边梁内侧的横隔板中间，孔中心距离梁底910mm，孔径周围用Φ20 钢筋与横隔板内布设钢筋绑扎加固。
③桥墩盖梁
根据临汾市整体规划，为了整体开发汾河公园，提出调整桥墩盖梁外侧造型的设计思路，在保障安全的前提下，将盖梁外侧下缘由原来的“直线型”调整为“弧线型”，弧线半径821cm，详见图3。
图3 盖梁边部变动
（2）下部结构墩、台基础采用西安方舟计算机有限责任公司开发的《桥梁通CAD》和其它相关资料进行受力分析和配筋计算。计算桥台桩长40m，桩径1.5m；桥墩桩长55m，桩径1.6m 满足承载要求。
2．原桥加固
原河桥为14 孔40m 简支I 形组合梁结构，为了保证行车的舒适性和与新桥结构体系的一致性，本设计将原简支体系I 型梁桥转化为与新桥一致的连续体系。旧桥支座为板式橡胶支座，经计算联孔采用3+3+2+3+3 形式由简支改为连续后，支座满足变形要求，无需更换。也成为新加宽部分桥型采用3+3+2+3+3 连续形式的主要因素。拆除原防撞护栏及沥青混凝土铺装层，凿除旧桥边梁外侧翼板50cm 和旧桥连续端处5.33m 范围内的桥面板，铺设双层钢筋网，凿毛其余部分桥面板顶面。将连续端梁肋下缘两侧用钢板通过螺栓及环氧沥青结构胶连接，之后将连续端横隔梁对应处钻孔，穿入Φ20 钢筋，垫钢板后螺栓锚固，然后依次绑扎钢筋，和凿除桥面板部分（连续端处5.33m）铺设钢筋网绑扎，整体浇筑混凝土，最后用环氧砂浆封闭对穿钢筋头。在桥面板上洒布防水粘结层，然后摊铺5cmAC-20 沥青混凝土+3cmAC-13 沥青混凝土。
3．新、旧桥连接
新加宽桥梁上部结构与旧桥间留1cm 沉降缝，缝间填1cm 软木条或橡胶条后用低模量高位移硅酮密封胶灌缝，沥青混凝土桥面铺装整体浇筑，并设切缝，下部结构无连接。
4．亮化工程
根据当地市对汾河景观整体布局要求，此河大桥改造对护栏、人行道侧石和中央隔离带进行了亮化、美化另行设计，护栏和中央隔离带全部采用花岗岩石鼓设计，人行道侧石采用花岗岩立石，在满足结构安全的前提下，对提出的中央隔离带花岗岩石鼓方案采用中心掏空方案，以达到结构受力安全要求。
四、结语
城市规模的不断扩展，使得公路桥梁向城市道路桥梁转变越来越普遍和广泛，从简单的注重行车安全舒适和建造经济性出发的公路桥梁在转变为城市道路桥梁过程中，不仅要完善人、机动车及非机动车通行安全舒适性功能，而且越来越追求城市景观与环境的协调，把本身枯燥单纯的河沟构造物装扮成为区域一道亮丽的风景，也为我们在设计公路桥梁提供了一些启迪。
关键词：桥梁；设计；加固；规划
中图分类号：K928.78 文献标识码：A文章编号：
引言
由于社会经济的发展，城市的规模在不断的扩大，从前修建的许多的公路路线已经不能满足现在的交通要求。干线公路城市过境段现阶段正在实施大规模的外移改建工程，某省11个地市中某市国道103改线后，以前修建的许多桥都退出了公路桥梁的舞台，原来位于城市中或近郊的公路桥现逐步转变功能，成为城市不同功能分区的重要连接通道，这样不仅要求桥梁有必要的安全行车条件，而且要提供人行道、非机动车通行以及照明亮化等城市道路桥梁相应的各种实施，从而催生了大批旧桥加固、加宽工程。
一、问题提出
某大桥1999 年进行了拆除新建，当年建成通车。2006 年完成了公路干线桥梁使命，真正成为了连接河东西的城市道路组成部分。原设计荷载为汽车-超20 级挂车-120，桥面宽度为：净24.0+2×0.5m 防撞护栏，全桥宽25m，桥长565.5m。上部结构为14 孔40m 简支I形组合梁，梁间用TST 伸缩缝连接，下部结构采用柱式墩、肋板台，基础为钻孔灌注桩。桥台桩基直径采用1.2m，桩长40m；桥墩桩基直径采用1.5m，桩长50m。根据当地城市发展规划，大桥已成为城市道路桥梁。原桥已经使用近10 年时间，桥面破损严重，伸缩缝已完全损坏，无人行道，严重制约城市发展和影响河两岸人们交通出行，因此当地政府决定对大桥按照城市道路桥梁功能特性进行加固、加宽改造。
二、方案拟定
根据要求工程项目按照城市主干道标准设计，汽车荷载等级采用公路I 级，设计洪水频率采用1/100，设计速度：60km/h。桥面行车道宽度采用46m，两侧设4.5m 宽人行道，两侧护栏、中央隔离带及人行道侧石根据景观需要另行设计，桥梁总宽55.0m。
根据当地区域水文、地质资料，该桥百年一遇洪水流量为Qs=3,000m3/s，桥位处一般冲刷深度为4.3m，局部冲刷深度为3.6m。桥位处地质钻孔50m 范围内形成了一套第四纪以来经冲积为主兼具湖积性质的河湖相沉积物，地层的形成基本以粉、细砂为主，并夹有粘性土（局部为粉土）层构成。地震动峰值加速度0.20g，相当于地震基本烈度8度区，其液化层深度为12.3m~13m。
根据总体设计要求，在前期方案设计着重解决：
（1）新加宽部分的桥型方案。预应力T 型梁较预应力砼连续箱梁有横向整体刚度较好，预制安装重量较小，结构形式与旧桥相似，变形特点相近，后期运营中易于维修养护等优势，同时也满足过水断面泄洪要求，故在新加宽部分的桥型方案拟定中采用14 孔40m 预应力砼先简支后连续T 梁结构。
（2）旧桥改造加固方案。旧桥的简支梁结构，从受力和行车舒适方面都不理想，新加宽部分拟采用先简支后连续结构。为了使新旧桥有相近的受力和变形特点，拟将旧桥体系作适当改造，使其具有一定的连续梁特性。为此提出如下解决方案：在梁端横隔梁上钻孔，然后穿入钢筋锚固。凿除原有梁端部分桥面铺装，在两片梁之间绑扎钢筋，并且使新绑扎的钢筋和原有桥梁的钢筋连接起来，并浇筑混凝土（相当于湿接缝），在桥面铺装部分采用桥面连续形式，从而使其具有连续梁的特性。
（3）新、旧桥纵向连接方案。由于旧桥已经使用10 年时间，沉降、徐变基本完成，新桥使用过程中将发生沉降、徐变等变形位移，在新、旧桥的连接处理上，设计方案采用分离处治方式，新加宽桥梁上部结构与旧桥间预留沉降缝，缝间填柔性材料，沥青混凝土桥面铺装整体浇筑，并设切缝，下部结构无连接。
（4）过桥市政管线方案。应临汾市建设规划，在加宽马务桥的上游（北侧）拟敷设过桥供水管1 道，管道材质采用DN400×8 钢管，管外防腐保温层。设计考虑将供水管道穿插于新桥北侧边梁内侧的横隔板中间通过。通讯光缆和电缆可敷设于人行道板下通过。
三、方案设计
1．加宽新桥
加宽新桥采用原桥两侧加宽方式，每侧各加宽15.5m，加宽部分上部结构采用14 孔40m 预应力混凝土先简支后连续T 梁，下部结构采用柱式墩、肋板台、钻孔灌注桩基础（其中桥台桩长40m，桩径1.5m；桥墩桩长55m，桩径1.6m）。
全桥共设5 联，联孔形式为3+3+2+3+3。桥面铺装采用3cmAC-13 沥青混凝土+5cmAC-20 沥青混凝土＋FYT 改进型防水层＋10cmC40 防水混凝土。加宽后的横断面布置见图1。
图1 横断面布置图
（1）上部结构
采用交通运输部颁布的标准跨径40mT 梁上部结构设计，局部进行调整：
图2 边梁翼板端调整图
①T 梁
原桥外侧加宽15.5m，采用调整边梁宽度的方法。边梁翼板边缘至边梁中线距离由标准120cm 调整为85cm（见图2），人行道板悬出翼板边缘外25cm，中梁采用标准宽度230cm，加宽部分共用5 片中梁，2 片边梁。
②横隔板
在本次加宽、加固改造中提出了新桥北侧敷设供水管道（管道直径800mm）要求，為了美化景观，该设计考虑将供水管道穿插于新桥北侧边梁内侧的横隔板中间，孔中心距离梁底910mm，孔径周围用Φ20 钢筋与横隔板内布设钢筋绑扎加固。
③桥墩盖梁
根据临汾市整体规划，为了整体开发汾河公园，提出调整桥墩盖梁外侧造型的设计思路，在保障安全的前提下，将盖梁外侧下缘由原来的“直线型”调整为“弧线型”，弧线半径821cm，详见图3。
图3 盖梁边部变动
（2）下部结构墩、台基础采用西安方舟计算机有限责任公司开发的《桥梁通CAD》和其它相关资料进行受力分析和配筋计算。计算桥台桩长40m，桩径1.5m；桥墩桩长55m，桩径1.6m 满足承载要求。
2．原桥加固
原河桥为14 孔40m 简支I 形组合梁结构，为了保证行车的舒适性和与新桥结构体系的一致性，本设计将原简支体系I 型梁桥转化为与新桥一致的连续体系。旧桥支座为板式橡胶支座，经计算联孔采用3+3+2+3+3 形式由简支改为连续后，支座满足变形要求，无需更换。也成为新加宽部分桥型采用3+3+2+3+3 连续形式的主要因素。拆除原防撞护栏及沥青混凝土铺装层，凿除旧桥边梁外侧翼板50cm 和旧桥连续端处5.33m 范围内的桥面板，铺设双层钢筋网，凿毛其余部分桥面板顶面。将连续端梁肋下缘两侧用钢板通过螺栓及环氧沥青结构胶连接，之后将连续端横隔梁对应处钻孔，穿入Φ20 钢筋，垫钢板后螺栓锚固，然后依次绑扎钢筋，和凿除桥面板部分（连续端处5.33m）铺设钢筋网绑扎，整体浇筑混凝土，最后用环氧砂浆封闭对穿钢筋头。在桥面板上洒布防水粘结层，然后摊铺5cmAC-20 沥青混凝土+3cmAC-13 沥青混凝土。
3．新、旧桥连接
新加宽桥梁上部结构与旧桥间留1cm 沉降缝，缝间填1cm 软木条或橡胶条后用低模量高位移硅酮密封胶灌缝，沥青混凝土桥面铺装整体浇筑，并设切缝，下部结构无连接。
4．亮化工程
根据当地市对汾河景观整体布局要求，此河大桥改造对护栏、人行道侧石和中央隔离带进行了亮化、美化另行设计，护栏和中央隔离带全部采用花岗岩石鼓设计，人行道侧石采用花岗岩立石，在满足结构安全的前提下，对提出的中央隔离带花岗岩石鼓方案采用中心掏空方案，以达到结构受力安全要求。
四、结语
城市规模的不断扩展，使得公路桥梁向城市道路桥梁转变越来越普遍和广泛，从简单的注重行车安全舒适和建造经济性出发的公路桥梁在转变为城市道路桥梁过程中，不仅要完善人、机动车及非机动车通行安全舒适性功能，而且越来越追求城市景观与环境的协调，把本身枯燥单纯的河沟构造物装扮成为区域一道亮丽的风景，也为我们在设计公路桥梁提供了一些启迪。