刘莉，单婷婷
（上海市市政规划设计研究院，上海200031)
摘要：介绍并分析新旧箱梁桥问不同的拼宽方法。以一个拼宽箱梁为例，选定合适的拼宽方法，对拼宽箱梁的荷载横向分布系数采用不同方法进行计算。通过与有限元结果比较得到接近该类桥梁的计算方法，对简化计算的结果处理提出建议。
关键词：拼宽箱梁；荷载；横向分布系数；计算
中图分类号：U445.6 文章编号：1004-4655( 2016) 03-0017-03
由于交通量增加，早期建成的城市高架或高速路已不能适应现在的需求，需要进行拼宽。通过在既有旧桥单侧或双侧加设边梁，提高旧桥的承载能力和通行能力是现阶段比较普遍的旧桥改造方式。
本文介绍某拼宽箱梁的施工方法，并基于传统的计算理论或方法对该箱梁的横向分布用铰接板梁法、刚接梁法、有限元模拟法3种方法进行对比，得出连接横向分布比较接近的简化计算方法。
1桥梁拓宽新旧桥连接方式
桥梁拓宽中，新旧桥之间的连接形式分为3种：上下部结构均不连接；上下部结构均连接；上部结构连接，下部结构不连接。
1.1上下部结构均不连接
上下部结构均不连接的形式施工简单，拼宽桥与原桥各自受力明确、互不影响，避开桥梁拓宽连接的技术问题。但实际工程运营结果表明：桥面铺装层极易损坏，纵向裂缝随着沥青铺装层啃边现象的发展而日益扩大，严重影响行车安全和路容美观。
1.2上下部结构均连接
上下部结构均连接的方式主要优点是新桥和原桥之间连接有效、可靠、整体性强，下部构造采用植筋技术连接，工程成本高，另外拼宽桥基础沉降大于原桥，由此产生的附加内力较大，可能会使下部、上部结构产生裂缝，尤其下部某些部位产生裂缝不易发现且养护困难，影响桥梁耐久性。
1.3上部结构连接，下部结构不连接
上部结构连接，下部结构不连接的方式避免前两种连接形式的缺点，但基础沉降差异使连接部位产生较大内力，需采取措施控制基础差异沉降。
2背景工程及计算
本桥原为两跨连续梁桥，跨径为31mx2。为便于与手算对比，将之简化为跨径31 m的简支梁桥（见图1），横截面为单箱双室，梁高为1.6 m。现因老桥不能满足交通量的需求，对其进行拼宽。拼宽桥梁与老桥采用同跨径箱梁，梁宽3.5 m，梁高1.6 m。
为减少新旧桥间的差异沉降，桥梁拼接遵循“上连下不连”的原则，通过预压、延后新老桥拼接时间、加大桩长、桩底灌浆等措施，有效地控制差异沉降。
新旧桥箱梁间采用现浇湿接缝连接，下部新旧桥盖梁间设置1 cm沉降缝，不做连接。主要施工步骤如下。
1)钻孔桩施工（加大桩长，桩底灌浆）。下部结构承台、立柱等施工。
2)上部结构施工。先拆除老桥的外侧护栏，将老桥箱梁挑臂沿护栏内侧凿除，尽量保留老桥横向钢筋，植入新的钢筋。
3)架设新桥箱梁。新桥箱梁挑臂露出预埋钢筋。
4)在新箱梁上压重。条件许可时给予3～6个月的沉降期。
5)新桥箱梁挑臂预埋钢筋与老桥箱梁横向钢筋及植入钢筋焊接。
6)现浇箱梁湿接缝。
7)新老桥铺装钢筋连接、现浇桥面铺装。
对拼宽箱梁需进行荷载计算，本文分别将拼宽处看作铰接和刚性连接，用横向铰接板梁法和横向刚接梁法进行计算，用MIDAS FEA模拟，假设梁体为均质混凝土，即连接部分和原梁配筋相同，分析结果简化计算方法。
2,1铰接板梁法
原两室箱梁的抗弯惯矩I=2.881 m4，抗扭惯矩IT=8.321 m4；拼宽箱梁的抗弯惯矩I=0.865 m4，抗扭惯矩I=1.781m4。根据铰接板梁法的原理，按照JTG D60-2015《公路桥涵设计通用规范》（下文简称JTG D60-2015），在拼宽梁上一个车道荷载的位置施加正弦力，即在3.65 m拼宽梁处施加2个正弦力p，求得一个车道荷载下的横向分布系数。铰接板梁法计算图示见图2。
根据切口处的变形协调，可得到方程式(1)。
2.2刚性横梁法
施加荷载与铰接板梁法相同。修正刚性横梁的公式进行计算[见式(2)]。
2.3有限元模拟法
用MIDAS FEA对该桥建立实体模型（见图3），按照JTG D60-2015在铰接板梁法中所述位置施加车道荷载，得到跨中挠度。施加荷载和跨中挠度示意图见图4。
3结语
通过计算发现，当荷载作用在拼宽箱梁上时，用铰接板梁法得横向分布系数为0.304，用刚性横梁法得横向分布系数为0.232，建立有限元模型得横向分布系数为0.323，比前两者都大。可见，对拼宽箱梁而言，采用传统手算方法计算的横向分布系数偏不安全，用铰接板梁法得横向分布系数需放大6%左右，用刚性横梁法得到的横向分布系数需放大40%左右。
只通过上翼缘进行箱梁拼接方式，传力性能较差，接近铰缝连接的形式，因此计算结果接近铰接板梁法。在对新箱梁进行设计时，如果采用传统的铰接板梁法进行简化计算，需将横向分布系数适当放大5%~10%左右，以确保安全。
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