1.中铁二局集团有限公司 四川省成都市 610031；2.中铁二局集团有限公司 四川省成都市 610031
摘要：新建桥梁工程上跨在役高速桥梁工程时，需对在役桥梁进行防护，确保行车安全，由于在役桥梁宽度较大，与新建桥梁的净空受限，导致新建桥梁施工时防护棚架需设置中间支撑于在役桥梁的中央分隔带上以减少防护棚架的跨度与分配梁的高度，由此会给在役桥梁增加临时荷载。结合某新建桥梁上跨高速公路25m先张法预应力空心板梁桥工程，从在役桥梁承受的荷载分析、空间梁格法模型的建立，结构的受力分析等方面对在役桥梁的安全影响进行理论分析评估，分析的思路与内容可为类似工程借签。
关键词：空心板梁；先张法；计算分析；梁格法
Safety Analysis of Construction Loads of Existing Bridges under Cross Bridges
Bai Xiaohong1，Cao Weijun 2
（1.China Railway Second Bureau Group Co.，Ltd.Chengdu，Sichuan 610031；2.China Railway Second Bureau Group Co.，Ltd.Chengdu，Sichuan 6100311.）
Abstract：When a new bridge is to be engineered across an existing highway bridge enginering，it is necessary to protect the in-service bridge to ensure safe driving.Due to the large width of the bridge in service and the limited clearance of the newly built bridge，the protective scaffolding needs to be set during the construction of the new bridge.The intermediate support is on the central divider of the in-service bridge to reduce the span of the protective scaffolding and the height of the distribution beam，thereby adding temporary loads to the in-service bridge.In this paper，theoretical analysis and evaluations is based on a newly built bridge across a 25m pre-tensioned prestressed hollow slab girder bridge engineering，and the authors analyze the safety impact on the in-service bridge from the load analysis of the in-service bridge，the establishment of the space grillage method，and the stress analysis of the structure.Ideas and contents can provide a reference for similar engineering.
key words：hollow slab girder１ pre-tensioning method２ computational analysis３ grillage method４
1 引言
现修建的某大桥为主跨（65+110+65）m连续梁，采用悬灌法施工，为确保下方既有高速公路行车安全，需在既有桥梁上方搭设防护棚架，受新建桥梁与既有桥梁空间位置净空的影响，设计的棚架需要中间支撑于既有桥梁中间分隔带上，由于既有桥梁为25m先张法预应力空心板梁桥，已建桥梁年代久和设计荷载标准偏低，如在上面再增加临时荷载，必须对在役桥梁结构的安全性进行理论分析，为在建桥梁施工方案的可行性提供理论依据。
2 项目工程概况
新建的某大桥上跨越达渝高速某分离式立交桥，新建桥梁梁底至下面高速公路桥梁路面距离约为7.125m。该分离式桥为25m先张法预应力空心板梁桥，空心板采用C40小石子混凝土，桥面铺装采用10cm厚钢筋混凝土和4cm沥青混凝土；预应力钢束采用标准为ASTMA：416-90a，270级φ15.24mm高强低松弛钢绞线，抗拉设计强度为1860Mpa；普通钢筋采用I级钢筋，抗拉强度设计值为340MPa。
先张法预应力混凝土简支空心板梁标准跨径为25m，预制板长度为24.95m，计算跨径为24.5m，斜度为15°。其中中板宽度1.5m，边板宽度1.76m。本桥全宽25m，板块组合为1.76+7×1.5+中央分隔带空0.5+7×1.5+1.76m，桥梁横断面如图1所示。新建桥梁与在役桥梁间的平面位置关系如图2所示。
图1 在役桥梁横断面
3 在役桥梁承受荷载分析
3.1 在役桥梁结构设计计算荷载
（1）自重：结构自重由程序自动计入，自重系数取1.04。
（2）二期恒载：根据实际情况记入，其中桥面铺装（10cm厚钢筋混凝土和4cm沥青混凝土，按照24kN/m3；防撞护栏按照6.4 kN/m；中央分隔带护栏按照3 kN/m考虑。
（3）活载：公路一级，2车道。
（4）温度：均匀温升、温降按20°考虑；梯度温度按《公路桥涵设计通用规范》取值。
（5）徐变收缩：收缩龄期3天。
图3 棚洞作用于空心板上的位置布置图（cm）
4 在役桥梁安全性工况分析与作用效应组合
结构承受的荷载工况与况和作用效应组合如表1所示。
表1 荷载工况与荷载组合表
5 在役桥梁安全性分析
5.1 理论计算模型
应用MIDAS Civil软件对全桥建立全桥梁单元模型。由于该种桥型块件间横向具有一定的连接构造，但其连接刚性又相对较弱。这类结构的受力状态实际上接近于数根并列而相互间横向铰接的狭长板，对这种结构难以得出横桥向各片梁的内力分布规律。采用梁格法能从整体上对这种桥型进行受力分析并且容易模拟纵向铰接缝，由于采用了纵向梁格和横向梁格，因此，特别适合于这种受力状态接近于数根并列而相互间横向铰接的狭长板。其中纵向梁格内力代表结构纵向内力，横向梁格内力代表结构横向内力，此种方法具有概念清晰。根据铰接缝的受力特点对铰接缝进行了简化，使其只传递竖向剪力；建立梁格模型时使同一铰接缝处各单元的节点竖向约束相互耦合，其它约束全部释放来正确模拟铰接缝的作用。橡胶支座约束用“节点弹性支承“进行模拟。全桥节点数量：271，单元数量：366。全桥梁格法模型如图4所示。
图12 持久状况竖向变形图（单位：mm）
按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）规定，对在役桥梁持久状况承载能力极限状态下的正截抗弯能力与斜截面抗剪能力、持久状况正常使用极限状态下的结构正截面（短期效应组合与长期效应组合）与斜截面抗裂性（短期效应组合）、持久状况构件正截面混凝土法向应力与正截面受拉区钢筋拉应力及斜截面混凝土主压应力、短暂状况下截面的法向应力等内容进行了检算，检算情况如图4～11所示。
（1）持久状况承载能力极限状态
5.3 计算分析
按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）中的相关要求，该在役桥梁持久状况承载能力极限状态下的正截抗弯能力与斜截面抗剪能力、持久状况正常使用极限状态下的结构正截面（短期效应组合与长期效应组合）与斜截面抗裂性（短期效应组合）、持久状况构件正截面混凝土法向应力与正截面受拉区钢筋拉应力及斜截面混凝土主压应力、短暂状况下截面的法向应力均满足受力要求，采用在在役桥梁上设置防护棚架立柱的方案可行。
6 结语
对于新建桥梁上跨在役桥梁施工时，由于受新旧两桥净空与在役桥梁宽度的影响，在设计防护棚架等安全防护措施，有部分临时荷载需要作用于在役桥梁时，特别是年代久远，结构安全性不是很高的在役桥梁，必须通过理论分析，对在役桥梁的结构现状，承受的荷载，以及如何进行模型模拟，需要理论评估的内容均要进行分析，确保在役桥梁的安全性及在建桥梁施工方案的可行性，可对类似新建工程的施工方案与在役桥梁的安全性理论受力分析提供借鉴。
参考文献
[1] 《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）.
[2] 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）.
[3] 《公路工程技术标准》（JTG B01-2015）.
论文作者:白晓红1,曹卫军2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年4期
论文发表时间:2019/6/14
标签：桥梁论文; 截面论文; 荷载论文; 组合论文; 混凝土论文; 预应力论文; 应力论文; 《建筑学研究前沿》2019年4期论文;