现浇箱梁跨越既有桥梁支架设计与施工技术

现浇箱梁跨越既有桥梁支架设计与施工技术

郑鹏陈华陈添刘海亮唐达

中建八局西南公司成都市610051

摘要：随着我国道路桥梁行业的不断发展，桥梁采用整体支架现浇技术逐步成熟，但在城市立交桥改造和扩能提升项目中，难免会出现新建桥梁跨越既有桥梁现象，而此类情况的桥梁支架施工经验相对欠缺，目前一般采用型钢或贝雷架搭设门型支架跨越既有桥梁施工，这些支架结构复杂，施工难度大，成本高。如果可以通过现场地形和结构受力状况设计满堂支撑架，不仅能够减少施工难度，还能节约施工成本，本文以某城市立交桥改造项目为例，对新建桥梁上跨既有桥梁的满堂式支撑架设计和施工进行介绍和探讨，为以后同类情况的现浇箱梁支架设计提供参考和指导。

关键词：现浇箱梁；既有桥梁；满堂支撑架；监测

引言：随着我国城市化建设如火如荼的进行，与之配套的基础设施也在蓬勃发展。在进行城市基础设施的建造和扩能时，常常会出现新建桥梁跨越既有桥梁现象[1～3]。李文静、Cao等[4～5]介绍了公路桥梁施工中现浇箱梁的设计和施工技术，杨忠平等[6～8]结合工程实际对现浇箱梁支架受力情况进行了分析，并进行了支架分布设计和验算介绍，取得了相关结论。当前对新建桥梁跨越既有桥梁的研究分析多采用门洞型支架，此类支架结构复杂，施工比较困难且存在一定安全隐患。

本文结合某城市立交桥改造项目，通过对支撑体系进行受力分析和Midas数值模拟验算，介绍了在城市立交建设中新建桥梁跨越既有桥梁时满堂架支撑系统的设计和施工技术。结果表明，在既有桥梁上搭建满堂架的方式能很好的满足施工要求，且满堂架支撑搭设相对简便，降低了人员、机械设备投入，节约了成本，还缩短了工期。

1.工程概况

该项目为城市立交改造工程，上跨桥梁为城市快速公交专用高架桥，最大跨径30.5m，桥梁纵坡3.9%，现浇箱梁为单室构造，梁高1.75m，最大桥面宽度10.5m，腹板宽度6.5m，翼缘板宽度2m，结构形式如图1；既有桥梁为预应力砼连续小箱梁结构，跨径35m，每跨4片小箱梁，桥面宽度12m，桥梁纵坡4.9%；上跨桥梁与既有桥梁交角71°，既有桥梁距离地面高度9m，距离上跨桥梁高度9.7m，两桥立面形式详见图2。

图1箱梁横断面图

Fig1cross-sectionofthegirder

图2新建桥梁和既有桥梁立面关系图

Fig2Elevationdiagramofnewbridgeandexisting

bridge

2.支架方案设计

在面临跨越既有桥梁的现浇箱梁支架设计中，最常用的是用型钢或者贝雷架结构搭设的门型支架，当新建桥梁跨越既有桥梁的跨径较小时，采用工字钢横梁和钢管立柱组成的门型支架；当跨越既有桥梁的跨径较大时，采用贝雷梁和钢管立柱组成的门型支架。而本项目既有桥梁加上两侧护栏宽约13m，若采用贝雷梁支架体系，贝雷梁最小跨径为14m，最大长度为21m，根据上部荷载受力分析，贝雷梁支架必须加密设置（间距2m），立柱所受压力达到460KN，须设置独立基础才能满足承载力要求，施工成本较高；此外，根据桥梁位置关系，箱梁浇筑后贝雷梁处于两座桥梁之间，且桥梁两侧临近社会道路，作业空间狭小，贝雷架拆除比较困难，施工难度较大。

对此，通过对场地环境和桥梁结构荷载受力分析，结合房建多层楼板连续支撑施工原理，确定了采用碗扣式满堂支撑架进行现浇箱梁施工方案：新建箱梁对应地面和既有桥桥面区域搭设连续碗扣式满堂支撑架，既有桥下同样搭设碗扣式满堂支撑体系并与现浇箱梁支撑架形成一个整体。该方案优点为支架受力比较均匀，小箱梁在桥上和桥下架体中间仅传递荷载，结构应力较小，经过对支架体系杆件、基础及既有桥梁结构强度和变形验算，均能够满足要求；该方案有效避免了采用贝雷架拆除困难的问题，且支架搭设简单，不需要单独基础设计，场地要求低，结构稳定性好。

碗扣式满堂支撑架结构体系为：支架杆件采用Φ48×3.5mm钢管，底板及腹板下立杆横向间距为0.6m，翼缘板下立杆横向间距为0.9m，立杆纵向布置间距为0.6m，水平杆步距为1.2m，按要求设置竖向、水平剪刀撑（间距应小于或等于4.5m），支架地面基础为20cm厚C20混凝土垫层。为减少既有桥梁（小箱梁）结构应力，在新建桥梁跨越既有桥梁区域，采用满堂支撑架对既有小箱梁进行支撑，支架间距与桥上支架间距对应，即新建桥梁底板及腹板下立杆横向间距为0.6m，翼缘板下立杆横向间距为0.9m，立杆纵向布置间距为0.6m，水平杆步距为1.2m，同时，在小箱梁跨中10m范围内间距加密布置，纵向间距0.3m），具体设置如图3、图4。

图3支架横断面设计图

Fig3designofcross-sectionofsupport

图4支架纵断面设计图

Fig4Longitudinaldesignofsupport

3.支架受力验算

3.1材料及荷载取值

（1）C50钢筋混凝土容重：γ=26KN/m³

（2）C20混凝土基础容重：γ=24KN/m³

（3）主楞方木采用12cm×14cm方木，次楞采用5cm×10cm方木，方木抗弯强度设计值13MPa，抗剪强度1.4MPa；模板采用胶合板，厚度15mm，模板抗弯强度设计值37MPa，弹性模量9000MPa。模板及方木自重：0.5KN/㎡。

（4）施工人员及设备：2.5KN/㎡。

（5）倾倒（或振捣）混凝土产生的荷载：2KN/㎡。

（6）钢管支架：材料Q235，型号Φ48×3.5mm。

（7）模板支撑架结构安全等级I级，结构重要性系数取1.1。

3.2模板受力验算在方案实施过程中，在现浇箱梁模板底部和既有小箱梁底部的1/8、1/4、1/2跨设置沉降观测点，定期监测变形数据，通过数据分析，均满足规范和设计工况要求，无安全隐患；另外，在支架拆除后对小箱梁质量进行检测，各指标均合格，无结构受损现象。由此可以得出，采用碗扣支架进行现浇箱梁和既有桥梁支撑方案可行，且对既有桥梁结构体系影响很小，该方案既节约了成本，又缩短了工期，为此类情况现浇箱梁支架施工提供了宝贵的经验。

参考文献：

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