跨既有立交桥钢箱梁大跨度贝雷梁架设施工技术研究

王 祥

（中铁四局集团第五工程有限公司，江西 九江 332000）

随着建筑市场的飞速发展，城市高架桥建设的数量也越来越多。在进行上跨既有立交桥钢箱梁架设施工时，如何保证下部既有立交桥及桥下互通匝道的安全运营，是施工中的重难点问题。针对上述问题，目前常用的解决办法如下：一是顶推法施工，但对钢梁自身强度和刚度要求高，成本高，尤其对于匝道连接部位变截面钢箱梁不适用；二是在既有立交桥上搭设支架施工，但难以确定旧桥的实际受力状况，施工时必须对旧桥进行全面检测、安全评估和施工监测，存在安全隐患；三是采用大吨位吊车吊装施工，吊车所需施工场地、大节段钢梁运输及吊装，受到施工区域环境影响难以实现。文章采用大跨度贝雷梁式钢箱梁支架设计与施工技术，解决了此类条件下高架桥钢箱梁的架设施工难题。

1 工程概况

长青街跨二环高架桥设计为一联156.91m（57.11m+49m+50.80m），三跨连续变截面钢箱梁桥，位于长青街62～65号桥墩，在62号墩处与E、F匝道桥相接，在65号墩处与G匝道桥相接。钢箱梁桥标准段总宽21.5m，高2.3m，每跨左右设置两个桥墩，桥墩与既有二环桥桥墩位置对应，如图1所示。63～64号墩钢箱梁上跨既有二环桥，高架桥与二环桥净空为5.2m。既有二环桥采用变截面钢筋混凝土连续梁，全宽30m，全长41m。

图1 长青街高架桥与二环立交示意图

2 施工问题

上跨既有运营桥梁钢箱梁架设一般采用顶推法施工、在既有立交桥上搭设支架施工、采用大吨位吊车吊装施工等方法，但这些方法用于长青街跨二环高架桥钢梁施工存在以下问题：

（1）顶推法施工问题。①因需在长青街搭设钢管支架临时拼装平台，严重影响二环匝道及长青街的正常通行，影响相邻62号至65号桥梁施工；②钢梁南端接G匝道口，北端接E、F匝道口，钢梁宽度不一致，且对钢梁刚度有一定要求，需对钢梁进行验算及加固。

（2）既有立交桥上搭设支架施工问题。既有二环桥为1993年建成的老桥，无法确定该桥现在的实际受力状况，需对二环桥进行验算、检测、安全评估，工序复杂、时间长且存在安全隐患。

（3）大吨位吊车吊装施工问题。为保证既有长青街车道宽度，高架桥每跨左右设置两个桥墩，桥墩与既有二环桥桥墩位置对应，既有二环桥两侧均为匝道口，没有大型吊装设备足够的站位空间且吊装设备作业半径不满足要求。

3 解决方案

针对以上问题，在既有桥梁上部中央分隔带处，顺既有桥梁方向布设三层加强型贝雷跨越既有桥梁作为上跨高架桥钢梁支架的施工方法，解决了以上钢箱梁跨既有桥梁施工中存在的各项难题。该技术在保证既有二环桥及桥下长青街正常通行的情况下，避免了对既有桥梁结构产生安全隐患，同时又给跨线钢箱梁提供了稳定的支架基础，保证了钢梁的施工质量、降低了施工难度并节约了施工成本。

4 支架设计方案

贝雷梁采用加强型贝雷梁，设计为两端简支结构，支点位于台背过渡段既有路面上，如图2所示。为避开桥梁结构，贝雷梁两端支点间距最小需51m（支点外悬挑3m）。贝雷梁采用19片贝雷片，宽度为18×0.45=8.1m，三层高度为1.5×3=4.5m（上下弦加强型）。既有二环桥为双向六车道通行，为满足最低限度双向4车道通行要求，贝雷梁仅占用既有二环桥中间两车道和中央分隔带。高架桥与既有二环桥面间距为5.2m，贝雷梁高度为4.5m，剩余上下空间为70cm。上部横梁及调节管占用空间高度为40cm，贝雷梁底部变形空间预留30cm。贝雷梁上部支撑采用H200mm×200mm×8mm×12mm型钢横梁，横梁对应钢箱梁隔板中心，横梁上放置20cm高的4排Φ245mm×16mm调高管并满焊于横梁上，梁段安装时与桥底板段焊接，防止梁段侧移。贝雷梁下部支点采用双拼28b工字钢，工字钢下垫3cm厚钢板，钢板尺寸为8.5m×3m×3cm，钢板直接铺设在既有台尾道路沥青路面上。

图2 二环上贝雷梁布置示意图

5 支架结构计算

（1）荷载工况及钢梁荷载模拟如表1和图3所示。荷载取值说明：二环桥上设置19排贝雷片，间距为450mm，总宽度为18×0.45=8.1m。跨二环桥的桥块总重351t，梁段总长30m，重11.7t/m。贝雷片承受荷载为11.7×8.1+11.7×（30-8.1）÷2=223t。1片贝雷片所受荷载为223÷19=11.7t。现计算模型中施加5点集中力24×5=120kN＞117kN。

表1 荷载工况

图3 钢梁荷载模拟（单位：m）

（2）贝雷梁整体变形，如表2所示。其中，工况三（1.0倍贝雷梁自重荷载+1.2倍钢梁自重作用下）的最大变形值为：

表2 贝雷梁整体变形

（3）组合应力。①弦杆组合应力如表3所示。其中，工况三（1.0倍贝雷梁自重荷载+1.2倍钢梁自重作用下）的最大组合拉应力为：

表3 弦杆组合应力

最大组合压应力：

②腹杆组合应力如表4所示。其中，工况三（1.0倍贝雷梁自重荷载+1.2倍钢梁自重作用下）的最大组合拉应力：

最大组合压应力：

表4 腹杆组合应力

③支撑架组合应力如表5所示。其中，工况三（1.0倍贝雷梁自重荷载+1.2倍钢梁自重作用下）的最大组合拉应力：

最大组合压应力：

表5 支撑架组合应力

经计算，在以上各工况下，最大组合应力均满足设计要求。

6 支架施工技术

支架主要为钢结构，施工顺序从下往上搭设，支架搭设顺序如下：交通调流并封闭二环桥中间2车道→清理并硬化中央分隔带→铺设钢板焊接分配梁→组装贝雷梁→安装贝雷梁顶分配梁→支架加载预压→焊接梁底调节管。

为了解决支架地基非弹性变形及支架本身弹性变形问题，获取支架非弹性变形参数和检验支架安全性，支架搭设完毕后必须对支架进行加载预压。预压荷载按照支架承受恒载的1.1倍控制，加载预压采用成捆的钢筋原材进行预压，预压荷载模拟支架实际承受的荷载分布，预压荷载的加载按照20%、40%、60%、80%、100%、110%分级进行。为了使钢箱梁结构满足设计要求，支架预压完后设置预拱度，施工预拱度根据预压获取的弹性变形和非弹性变形值进行确定。钢箱梁焊接成型，所有焊缝检测合格后方可进行落架，支架拆除顺序应遵循从上往下，先搭的后拆、后搭的先拆原则。

7 结束语

沈阳长青街高架桥63～64号墩上跨既有二环桥钢箱梁架设，采用大跨度贝雷梁支架，经过有限元模拟计算，支架强度、刚度和稳定性均满足设计要求。支架成功地应用于上跨既有立交桥工程中，解决了由于现场环境受限，不适用顶推施工、在既有桥梁上搭设支架施工及大吨位吊车吊装施工的问题，使得跨既有二环立交钢箱梁架设施工安全、质量、进度得到保障，直接节约工程成本约100万元，施工进度提前25d，为以后类似工程提供了成功的施工经验。