高速公路改扩建中既有桥梁利用与改造技术研究

一、引言

在我国基础设施建设不断推进的背景下，早期建成的高速公路已难以满足日益增长的交通需求，高速公路改扩建成为提升交通供给能力的重要举措。桥梁作为高速公路跨越自然障碍和人工构造物的关键结构，其状况直接关系到道路的整体通行安全和效率。与新建桥梁相比，对既有桥梁进行合理利用与改造，不仅可以大幅降低工程成本、缩短建设周期，还能减少资源消耗和环境影响，符合绿色可持续发展理念。

然而，既有桥梁在长期运营过程中，受到荷载作用、环境侵蚀等因素的影响，结构性能会逐渐退化，这给其利用与改造带来了诸多挑战。因此，深入研究既有桥梁的评估方法和改造技术，对于保障高速公路改扩建工程的顺利实施具有重要意义。近年来，随着材料科学、信息技术等领域的发展，既有桥梁的利用与改造技术也在不断创新和完善，为工程实践提供了更多的解决方案。

二、既有桥梁评估体系

既有桥梁的评估是利用与改造的前提和基础，通过科学、全面的评估，可明确桥梁的结构状况、承载能力和耐久性水平，为后续的改造方案制定提供依据。

（一）结构性能评估

结构性能评估主要是对桥梁各组成部分的外观、变形、裂缝等进行检查和分析，判断其是否存在结构损伤。外观检查是结构性能评估的首要环节，通过肉眼观察或借助简单工具，对桥梁的桥面系、上部结构、下部结构等进行全面检查，记录损伤的位置、类型和程度。对于隐蔽部位或难以直接观察的区域，可采用无损检测技术，如超声波检测、回弹法、电磁感应法等，以获取更准确的结构内部信息。

变形监测也是结构性能评估的重要内容，通过设置监测点，定期测量桥梁的沉降、位移、转角等参数，分析其变化规律，判断桥梁是否存在不均匀沉降或过度变形。此外，还需对桥梁的连接部位进行检查，如支座、伸缩缝等，确保其功能正常，避免因连接失效影响桥梁的整体受力性能。

（二）承载能力评估

承载能力评估是确定既有桥梁能否满足改扩建后交通荷载要求的关键。目前，承载能力评估主要采用理论计算和荷载试验相结合的方法。理论计算以桥梁的设计图纸、竣工资料和现场检测数据为依据，按照相关规范和标准，对桥梁结构的承载能力进行验算。在计算过程中，需考虑结构的材料强度、几何尺寸、受力状态等因素的变化，对计算参数进行合理修正。

荷载试验分为静力荷载试验和动力荷载试验。静力荷载试验通过在桥梁上施加已知的静荷载，测量结构的应力、应变和位移等响应，评估桥梁的实际承载能力；动力荷载试验则通过测试桥梁在动荷载作用下的动力特性，如自振频率、振型、阻尼比等，判断桥梁的结构整体性和工作性能。

（三）耐久性评估

耐久性评估主要是预测既有桥梁在未来使用年限内抵抗环境侵蚀和老化的能力，为桥梁的维修、加固和改造提供时间依据。影响桥梁耐久性的因素主要包括混凝土碳化、钢筋锈蚀、碱 - 骨料反应、冻融破坏等。

耐久性评估通常采用层次分析法、模糊综合评价法等方法，结合现场检测数据和实验室试验结果，对桥梁的耐久性状况进行综合评价。通过评估，可确定桥梁各部件的剩余寿命，为制定合理的维护和改造策略提供支持。同时，还可根据评估结果，采取相应的防护措施，如涂刷防腐涂层、增设排水系统等，延长桥梁的使用寿命。

三、既有桥梁改造技术

根据既有桥梁的评估结果，结合高速公路改扩建的要求，可采用不同的改造技术对既有桥梁进行处理，以满足新的交通需求。

（一）结构加固技术

结构加固技术是提高既有桥梁承载能力和结构安全性的重要手段，适用于结构存在损伤或承载能力不足的桥梁。常见的结构加固技术包括以下几种：

体外预应力加固技术是通过在桥梁体外设置预应力筋，施加预应力以抵消部分恒载和活载产生的内力，从而提高桥梁的承载能力。该技术具有施工便捷、对原结构损伤小、加固效果显著等优点，适用于梁式桥、板桥等多种桥型的加固。

碳纤维布加固技术是利用碳纤维布的高强度和高弹性模量，通过粘贴在桥梁结构表面，与原结构共同受力，提高结构的承载力和刚度。该技术具有重量轻、强度高、耐腐蚀、施工方便等特点，适用于混凝土结构的梁、板、柱等构件的加固。

增大截面加固技术是通过增加桥梁结构的截面尺寸，提高结构的承载能力和刚度。该技术适用于各种混凝土结构和钢结构的加固，但施工周期较长，对交通影响较大，通常在桥梁中断交通的情况下采用。

（二）拓宽改造技术

拓宽改造技术是为了满足交通量增长的需求，通过对既有桥梁进行拓宽，增加桥面宽度。常见的拓宽改造技术包括以下几种：

单侧拓宽技术是在既有桥梁的一侧新建桥梁，与原桥梁连接形成整体。该技术施工难度较小，对交通影响较小，适用于桥梁一侧有足够空间的情况。在

连接方式上，可采用刚性连接或柔性连接，刚性连接整体性好，但对基础沉降较为敏感；柔性连接可适应一定的沉降差，但整体性相对较差。

双侧拓宽技术是在既有桥梁的两侧同时新建桥梁，与原桥梁连接。该技术可大幅增加桥面宽度，适用于交通量增长较大的情况，但施工难度较大，对交通影响也较大，需要合理安排施工顺序和交通导改方案。

（三）功能提升技术

功能提升技术是为了改善既有桥梁的使用功能，提高行车舒适性和安全性，适用于桥梁功能不能满足新要求的情况。常见的功能提升技术包括以下几种：

桥面铺装改造技术是通过更换桥面铺装材料或改进铺装结构，提高桥面的平整度、抗滑性和耐久性。目前，常用的桥面铺装材料有沥青混凝土、水泥混凝土等，可根据不同的使用要求和气候条件选择合适的材料和结构形式。

排水系统改造技术是通过增设或改造桥梁的排水设施，如排水沟、泄水管等，提高桥梁的排水能力，避免雨水在桥面积聚，减少桥面损坏和交通事故的发生。

五、结论

高速公路改扩建中既有桥梁的利用与改造是一项复杂的系统工程，涉及到结构评估、改造技术、施工组织等多个方面。通过建立科学的评估体系，准确掌握既有桥梁的结构状况和性能水平，选择合适的改造技术，可实现既有桥梁的高效利用和功能提升，满足新的交通需求。

在既有桥梁利用与改造过程中，需要解决新旧结构协同工作、施工交通组织、耐久性等关键问题，同时关注智能化监测、绿色环保、模块化预制拼装等技术的发展趋势，不断推动既有桥梁利用与改造技术的创新和应用。

未来，随着我国高速公路改扩建工程的不断推进，既有桥梁利用与改造技术将更加成熟和完善，为提高我国公路交通基础设施的服务水平和可持续发展能力提供有力支撑。

参考文献

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