跨线现浇箱梁施工对下部既有桥梁结构的影响研究

2022-04-18吕帅颜超王书邦

交通世界 2022年7期

吕帅，颜超，王书邦

（1.濮阳市经济技术开发区胡村乡人民政府，河南濮阳 457000；2.河南省濮阳市经济技术开发区水利局，河南濮阳 457000；3.河南省濮阳市经济技术开发区胡村乡人民政府，河南濮阳 457000）

1 工程概况

G312—G524节点工程位于苏州市相城区东北部，服务于快速通道G312和G524的交通转换，是沟通常熟、苏州市区、工业园区及无锡的重要节点。施工过程中，G312JS第10联和ES第5联现浇箱梁施工需跨越G524SW第5、6、7联（如图1所示）。G524SW第5联、第7联为预应力混凝土箱梁、第6联为钢箱梁，由于交叉位置受力情况复杂，需对施工中下部结构的承载力进行验算，确保施工安全[1-3]。

图1 交叉节点平面位置图

2 跨线现浇箱梁施工参数

G312JS第10联和ES第5联采用满堂支架现浇施工，交叉位置支架搭设在G524SW第5联、第6联、第7联上，立杆纵向50cm设置一个盘，每隔3个步距设置横杆连接，支点处横杆纵向排距60cm，跨中处横杆纵向排、箱梁箱室范围横杆排距、箱梁悬臂范围横杆排距均为90cm，支架顶托上方为10#工字钢纵梁，纵梁上方为10cm×10cm方木，间距为30cm，横梁下方加密成20cm，方木铺设σ＝15mm厚竹胶板作底模。为保证施工质量及安全要求，混凝土采用两次浇筑，第一次浇筑至箱梁腹板顶部位置，第二次浇筑至箱梁顶板。

3 下部桥梁结构概况

G524SW第5联为（25+25+32）m预应力混凝土连续梁，梁高1.8m，顶板宽10.1m，底板宽4.5m；第6联2×32m钢箱梁为单箱双室斜腹板断面，梁高1.8m，顶板宽10.1m，底板宽4.767m，悬臂长1.75m，边跨钢箱梁顶板厚14mm，底板厚14mm，纵向腹板厚16mm；第7联为（26+31.5）m预应力混凝土连续梁，梁高1.8m，顶板宽10.435m变化至13.673m，底板宽4.827m变化至8.073m。

4 跨线现浇施工部工况下结构受力分析

采用Midas Civil有限元软件，建立空间梁单元模型。对结构进行PSC设计验算，并对预应力混凝土箱梁进行持久状况承载能力极限状态和短暂状况构件的应力进行计算。

4.1 主梁内力计算

钢构件和混凝土构件按结构设计尺寸和材料容重计算，计算中考虑结构整体升降温和主梁梯度温度效应，按横梁和腹板范围考虑立杆荷载，竖杆范围间距为0.6m×0.6m，钢管反力为25kN，换算压力为25kN/（0.6m×0.6m）=69.4kN/m2，施工人员、材料、机具荷载为2.5kN/m2。

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2015）[4]的相关规定进行荷载组合。G524SW第5联、第6联、第7联主梁内力如图2～图4所示。两侧第5联、第7联主梁均单侧受力，最大弯矩分别为4.2×104kN·m、4.5×104kN·m，均出现在各跨中下部位置；第6联钢箱梁为两侧受力，最大弯矩为-11.3×104kN·m，出现在中间支座上部位置。第5联、第6联、第7联最大剪力分别为4.3×103kN、1.8×103kN、5.2×103kN，均出现在各主梁支座处。

图4 SW第7联主梁内力图

4.2 持久状况承载能力极限状态计算

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362—2018）[5]第5.1.5条规范：构件承载能力极限状态强度应符合式（1）要求：

式（1）中：γ0为安全系数；S为设计值；R为抗力。本桥结构重要性系数取1.1。

对G524SW第5联和第7联进行持久状况承载能力极限状态计算，承载能力计算结果如图5～图6所示。由计算结果可知，下部结构极限承载能力均满足规范要求。

图5 SW第5联持久状况承载能力极限状态包络图

图6 SW第7联持久状况承载能力极限状态包络图

4.3 短暂状况构件的应力计算

按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362—2018）[5]第7.2.8条规定，本桥支架工况下，压应力允许值0.70fck′＝20.412MPa；拉应力允许值0.70ftk′＝1.67MPa。对G524SW第5联和第7联进行短暂状况构件的应力计算，上下缘最大应力如图7～图8所示，结构压应力和拉应力满足规范要求。