老桥桥面上搭设满堂支架验算分析

李耀东

(昆山市交通工程质量监督站，江苏 昆山 215300)

1 引 言

在城市高架桥建设中，利用老桥桥面进行支架搭设的案例越来越多。某项目主线高架桥第14联位于老桥以上，老桥桥垮布置为(2×16+22+2×16)m，单幅桥宽度13.25 m，上部结构形式为空心板，桥梁建设投入使用仅十余年，整体使用性能良好，可以作为搭设支架使用。该项目主线高架桥MB42、MB43号墩位于老桥跨河内。为避让老桥基础，主线高架桥采用33 m+38 m+35 m桥跨布置，主线桥支架现浇施工时拟采用在老桥上部搭设满堂支架。为保障主线高架桥支架搭设安全可靠，需对老桥板梁基础的进行承载力验算及沉降观测，可为类似项目建设提供经验。

2 老桥承载力验算

2.1 模型建立

通过查看原设计图纸，对老桥板梁的设计参数进行收集。老桥1#～12#板梁的横截面积分别为0.405 m2、0.406 m2、0.552 m2、1.054 m2、0.733 m2、0.47 m2、0.47 m2、0.798 m2、0.9 m2、0.47 m2、0.47 m2、0.985 m2。本文采用通过利用桥梁博士进行建模，对原老桥板梁承载力进行验算，并通过人工计算进行校核。此处，对老桥最大跨径的22 m板梁进行验算，即最不利情况进行承载力验收。22 m板梁建模共分25个节点，24个板梁单元。

计算模拟共分为三个施工阶段：第一施工阶段，即板梁预制安装及桥面铺装层施工阶段；第二施工阶段，即板梁的收缩徐变阶段，第三施工阶段为主线高架桥箱梁支架现浇阶段。单元信息和钢束信息均按设计图纸施加。

利用桥梁受力的对称性，以主线桥箱梁一半截面进行分析。

2.2 板梁受力分析

对应的作用在老桥各片板梁上的荷载表1所示，其中恒载作用于板梁全断面，活荷载作用范围按1.0 m计。根据现场施工方案，施工时为提高安全性能在板梁上部立杆下方铺设贝雷支架，贝雷支架上部立杆位置铺设方木，支架立柱钢管作用在贝雷支架上部。综合现场施工情况，板梁承载力验算主要包括荷载因素有：①混凝土自重N1、②模板楞木自重N2、③碗扣支架自重N3、④贝雷支架自重N4、⑤人员机械荷载N5、⑥混凝土振捣附加荷载N6、⑦混凝土倾斜冲击荷载N7。其中恒载组织=①混凝土自重N1+②模板楞木自重N2+③碗扣支架自重N3+④贝雷支架自重N4，活载组合=⑤人员机械荷载N5+⑥混凝土振捣附加荷载N6+⑦混凝土倾斜冲击荷载N7。

表1 地面桥板梁荷载计算表

根据板梁铰接板法计算出每片板梁的影响线。根据各片板梁的受力及影响线可推算出每片板梁的受力，如图1所示。由图可知，活载作用在第12#板梁为最不利情况，该板梁为板梁横向布置最中间位置的板梁，12#板梁的承受荷载大小为20.8 KN/m。

图1 每片板梁受力情况

2.3 最不利板梁强度及变形验算

选取第12#板梁作为分析对象，通过桥梁博士电算输出截面强度验算结果，各截面极限强度、最大弯矩如图2所示。

图2 12#板梁各单元最大弯矩及极限抗力

根据图2可知，12#板梁各单元在荷载作用下，均表现为下拉受弯的受力情况。最大弯矩及极限抗力从1#单元到12#单位逐步增大，13#单元处均达到最大值，14#单位到24#单位逐步减小。各单元最大弯矩均在极限抗力内，最接近极限抗力的为13#单元，即12#板梁跨中单元为最大弯矩最大处，为最不利点，此处最大弯矩为2.60e+03 KN·m，极限抗力为2.61e+03 KN·m，该单元最大弯矩小于极限抗力。因此，板梁各单元的承载力满足规范要求。

通过桥梁博士电算输出各节点位移计算结果，如图3所示。

图3 12#板梁各节点位移情况

由图3可知，竖向位移最大在13单元，即该板梁跨中处，最大位移值为13.5 mm。根据桥梁规范要求，最大允许变形为22 000/400=55 mm，最大位移值满足规范要求。

综上所述，经验算板梁承载力及变形均满足规范要求。

3 支架预压情况

施工时为提高安全性能，在板梁上部立杆下方铺设贝雷支架，设置在桥梁横截面中部位置，贝雷支架上部立杆位置铺设方木，支架立柱钢管作用在贝雷支架上部，可增加有效的分担板梁的承载力。通过在施工前对支架进行预压，采用等载预压，消除支架的非弹性变形，同时检验老桥基础的承载能力。

根据规范，判断支架基础预压合格的条件需满足下列之一:(1)布设的监测点连续24 h沉降量平均值小于1 mm；(2)布设的监测点连续72 h的沉降量平均值小于5 mm。施工现场布置10个预压监测点，通过各监测点与上一次观测沉降量满足要求，可以判断出支架在板梁上的预压合格，满足施工安全需要。

4 结 语

该项目主线桥梁施工顺利，在施工过程中通过对老桥板梁的承载力及变形进行验算和对支架预压变形情况进行沉降观测，保障了主线高架桥梁支架搭设施工的质量和安全，并且大大缩短了工期，起到了较好的经济效益。