跨線現(xiàn)澆箱梁施工對下部既有橋梁結(jié)構(gòu)的影響研究

呂帥，顏超，王書邦

（1.濮陽市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)胡村鄉(xiāng)人民政府，河南濮陽 457000；2.河南省濮陽市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)水利局，河南濮陽 457000；3.河南省濮陽市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)胡村鄉(xiāng)人民政府，河南濮陽 457000）

1 工程概況

G312—G524節(jié)點工程位于蘇州市相城區(qū)東北部，服務(wù)于快速通道G312和G524的交通轉(zhuǎn)換，是溝通常熟、蘇州市區(qū)、工業(yè)園區(qū)及無錫的重要節(jié)點。施工過程中，G312JS第10聯(lián)和ES第5聯(lián)現(xiàn)澆箱梁施工需跨越G524SW第5、6、7聯(lián)（如圖1所示）。G524SW第5聯(lián)、第7聯(lián)為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁、第6聯(lián)為鋼箱梁，由于交叉位置受力情況復(fù)雜，需對施工中下部結(jié)構(gòu)的承載力進行驗算，確保施工安全[1-3]。

圖1 交叉節(jié)點平面位置圖

2 跨線現(xiàn)澆箱梁施工參數(shù)

G312JS第10聯(lián)和ES第5聯(lián)采用滿堂支架現(xiàn)澆施工，交叉位置支架搭設(shè)在G524SW第5聯(lián)、第6聯(lián)、第7聯(lián)上，立桿縱向50cm設(shè)置一個盤，每隔3個步距設(shè)置橫桿連接，支點處橫桿縱向排距60cm，跨中處橫桿縱向排、箱梁箱室范圍橫桿排距、箱梁懸臂范圍橫桿排距均為90cm，支架頂托上方為10#工字鋼縱梁，縱梁上方為10cm×10cm方木，間距為30cm，橫梁下方加密成20cm，方木鋪設(shè)σ＝15mm厚竹膠板作底模。為保證施工質(zhì)量及安全要求，混凝土采用兩次澆筑，第一次澆筑至箱梁腹板頂部位置，第二次澆筑至箱梁頂板。

3 下部橋梁結(jié)構(gòu)概況

G524SW第5聯(lián)為（25+25+32）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，梁高1.8m，頂板寬10.1m，底板寬4.5m；第6聯(lián)2×32m鋼箱梁為單箱雙室斜腹板斷面，梁高1.8m，頂板寬10.1m，底板寬4.767m，懸臂長1.75m，邊跨鋼箱梁頂板厚14mm，底板厚14mm，縱向腹板厚16mm；第7聯(lián)為（26+31.5）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，梁高1.8m，頂板寬10.435m變化至13.673m，底板寬4.827m變化至8.073m。

4 跨線現(xiàn)澆施工部工況下結(jié)構(gòu)受力分析

采用Midas Civil有限元軟件，建立空間梁單元模型。對結(jié)構(gòu)進行PSC設(shè)計驗算，并對預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁進行持久狀況承載能力極限狀態(tài)和短暫狀況構(gòu)件的應(yīng)力進行計算。

4.1 主梁內(nèi)力計算

鋼構(gòu)件和混凝土構(gòu)件按結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸和材料容重計算，計算中考慮結(jié)構(gòu)整體升降溫和主梁梯度溫度效應(yīng)，按橫梁和腹板范圍考慮立桿荷載，豎桿范圍間距為0.6m×0.6m，鋼管反力為25kN，換算壓力為25kN/（0.6m×0.6m）=69.4kN/m2，施工人員、材料、機具荷載為2.5kN/m2。

根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60—2015）[4]的相關(guān)規(guī)定進行荷載組合。G524SW第5聯(lián)、第6聯(lián)、第7聯(lián)主梁內(nèi)力如圖2～圖4所示。兩側(cè)第5聯(lián)、第7聯(lián)主梁均單側(cè)受力，最大彎矩分別為4.2×104kN·m、4.5×104kN·m，均出現(xiàn)在各跨中下部位置；第6聯(lián)鋼箱梁為兩側(cè)受力，最大彎矩為-11.3×104kN·m，出現(xiàn)在中間支座上部位置。第5聯(lián)、第6聯(lián)、第7聯(lián)最大剪力分別為4.3×103kN、1.8×103kN、5.2×103kN，均出現(xiàn)在各主梁支座處。

圖4 SW第7聯(lián)主梁內(nèi)力圖

4.2 持久狀況承載能力極限狀態(tài)計算

根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG 3362—2018）[5]第5.1.5條規(guī)范：構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)強度應(yīng)符合式（1）要求：

式（1）中：γ0為安全系數(shù)；S為設(shè)計值；R為抗力。本橋結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取1.1。

對G524SW第5聯(lián)和第7聯(lián)進行持久狀況承載能力極限狀態(tài)計算，承載能力計算結(jié)果如圖5～圖6所示。由計算結(jié)果可知，下部結(jié)構(gòu)極限承載能力均滿足規(guī)范要求。

圖5 SW第5聯(lián)持久狀況承載能力極限狀態(tài)包絡(luò)圖

圖6 SW第7聯(lián)持久狀況承載能力極限狀態(tài)包絡(luò)圖

4.3 短暫狀況構(gòu)件的應(yīng)力計算

按照《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG 3362—2018）[5]第7.2.8條規(guī)定，本橋支架工況下，壓應(yīng)力允許值0.70fck′＝20.412MPa；拉應(yīng)力允許值0.70ftk′＝1.67MPa。對G524SW第5聯(lián)和第7聯(lián)進行短暫狀況構(gòu)件的應(yīng)力計算，上下緣最大應(yīng)力如圖7～圖8所示，結(jié)構(gòu)壓應(yīng)力和拉應(yīng)力滿足規(guī)范要求。

圖7 SW第5聯(lián)結(jié)構(gòu)上下緣正應(yīng)力驗算

圖8 SW第7聯(lián)結(jié)構(gòu)上下緣正應(yīng)力驗算

5 結(jié)論

本文基于蘇州某快速路工程，探討了現(xiàn)澆箱梁施工中下部既有結(jié)構(gòu)的受力特點，并進行了下部結(jié)構(gòu)的安全驗算，驗證了現(xiàn)澆箱梁跨線施工的可行性。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：

圖3 SW第6聯(lián)主梁內(nèi)力圖

（1）箱梁澆筑過程中，各聯(lián)最大剪力均出現(xiàn)在支座位置處，由于兩側(cè)第5聯(lián)、第7聯(lián)主梁均單側(cè)受力，最大彎矩出現(xiàn)在各跨中下部位置，第6聯(lián)為雙側(cè)受力，第6聯(lián)主梁最大彎矩出現(xiàn)在中間支座上部位置，約為第5聯(lián)和第7聯(lián)最大彎矩的2.5倍。

（2）對第5聯(lián)、第7聯(lián)持久狀況承載能力極限狀態(tài)和短暫狀況構(gòu)件的應(yīng)力計算可知，下部結(jié)構(gòu)極限承載能力、結(jié)構(gòu)壓應(yīng)力、拉應(yīng)力均滿足規(guī)范要求。

現(xiàn)澆箱梁跨線施工過程中需加強監(jiān)測，密切關(guān)注下部既有結(jié)構(gòu)的受力變化，規(guī)范施工，確?，F(xiàn)澆箱梁及下部結(jié)構(gòu)的安全。