斜拉式棧橋設計與施工技術研究

馮云強

（中鐵八局集團第一工程有限公司 重慶 400050）

1 概述

2 方案的確定

在3#-4#墩間采用獨塔斜拉式桁架梁，跨度為70+70m，兩端采用附著托架作為附跨支承，江岸上采用30+30m和24m跨距連續梁結構；斜拉主塔基礎采用“H型”桁架梁結構，梁部采用三對斜拉索進行斜拉錨固。該方案較之于常用的連續梁結構，減少了水中墩的施工，降低了成本，且避免了洪水期江面漂浮物對墩的撞擊。但該方案采用斜拉桁架梁式棧橋在國內外無現成的經驗可循，實施中需要解決棧橋主塔基礎形式、棧橋主塔形式、斜拉錨座的設計、斜拉錨索的設計及施工、各錨索預應力的施加等一系列技術上的難題。

3 棧橋設計

南岸棧橋設在3#與引橋間,全長224m，共5跨（2X70m＋2X30 m+24m）。嘉華嘉陵江大橋橋位處100年一遇洪水水位為192.13m，為避免洪水沖刷棧橋梁部，確保棧橋的絕對安全，經過綜合考慮，擬將棧橋支墩墩頂控制標高設為192.5m。橋面截面為2X2m，支墩采用萬能桿件搭接。

3.1 斜拉式桁架梁結構設計與計算

在3#-4#墩之間采用低塔斜拉式棧橋，全長140m，梁截面為2×2m，采用四肢結構，斜拉橋梁部荷載考慮其自重、輸送管荷載、人群荷載及橋面系荷載，按均布荷載q=10.4kN/m計,集中荷載考慮3t。

此結構屬于空間桁架結構，為保證對結構分析的準確性，對桁架梁采用SAP2000進行空間有限元分析，計算模型采用空間模型，共有節點576個，單元2524個；單元類型采用梁單元和索單元，并通過大幅減少梁單元的抗彎剛度來模擬桁架單元，截面特性根據萬能桿件相關資料設定，邊界條件為兩端滑動支撐，中間固定。

計算結果顯示：

支座處反力：簡支端為8.5t，連續端為21.2t，固定支座處為86t。

四肢弦桿最大拉應力為49.5t，最大壓應力為47.6t，設計拉/壓應力分別為131.5t和122.5t，安全系數為2.67和2.57。

甄小美臉上露出無奈的神情。我接著說：“那咱們想想，你還能做什么，讓自己覺得不無聊，覺得有意思？然后把它做到選擇輪里。你看我這個建議怎么樣？你要愿意試試，咱們就做；要不愿意試，也無所謂。咱們再想別的……”甄小美習慣了被提問，沒等我說完，立刻蹦出：“畫畫。”

在百年一遇洪水沖刷力及風荷載最不利組合下，主塔穩定系數為1.5。

梁部最大計算撓度為69mm，實測撓度為122mm。

拉索分次張拉，當固定荷截全部加載后用12臺單頂對全部索力進行調整。

棧橋布置如圖1。

圖1 斜拉部分剖面圖

3.2 主塔基礎設計

2#支墩處在嘉陵江河床上，根據鉆探資料，河床面覆蓋厚為1～2m的砂卵石層，支墩處枯水季時水深在1.5～2m,基礎形式擬為錨桿承臺基礎,承臺板平面尺寸為：6mX10m（縱寬X橫寬）；承臺板的厚度為1.8m；錨桿長為3m,按0.8m間距設置；河岸5#基礎采用3.5mX3.5mX1.8m明挖基礎。具體見圖2。

圖2 主塔基礎設計圖

4 施工工藝

4.1 棧橋基礎施工工藝

筑島圍堰施工2#支墩基礎，機械開挖至基巖面后采用人工開挖承臺，承臺嵌入基巖底2m，并布置梅花形錨桿與基巖連接，最后進行C30混凝土澆筑。

4#支墩地處在便道高填方地段，只能對此基礎采用人工護壁挖孔的方式形成樁頂承臺樁基礎，5#支墩處在主排污箱涵的坡側，該處填方深12m多，在此處采用6×6×1.5明挖擴大基礎，要求基礎底部應力大于0.15MPa。

4.2 斜拉部分桁架梁施工工藝

4.2.1 總體施工方法

2#支墩基礎澆筑完成后，在2#支墩兩側搭設碗扣支架垛，支架垛必需伸入塔吊工作范圍內，以便利用塔吊起吊桿件，解決桿件垂直運輸的問題。梁部萬能桿件的拼裝，從2#支墩開始向兩端嚴格對稱施工。當梁部拼接進入塔吊工作范圍后，采取在平地預拼成長度為4m的預拼段，然后用塔吊直接吊裝進行拼接，以加快拼裝速度。

4.2.2 施工工藝流程

在一、二區之間無碗扣架的位置用塔吊輔助進行懸臂拼裝。在拼裝的同時進行鋼絞線穿結，并進行初張拉。初張拉的控制力第一組為10kN、第二組為50kN，待梁全部拼裝完成后再進行完全張拉。拼裝過程見圖3。

4.2.3 重要構件加工

鋼鉸線加工及處理：鋼鉸線采用準15.24,P=1860MPa無粘結鋼鉸線；鋼鉸線一端采用擠壓接頭，作為以后的錨固端；采用單頂進行對稱張拉；張拉端錨固后在端部用P錨做成保險錨固一道。

鞍座及錨固端設計見圖4。

圖4 鞍座及固錨端設計圖

4.3 橋面鋪裝

橋面鋪裝采用5cm厚的木板，鋪板時，相鄰兩塊用抓釘連接好,搭頭不能落空，木板與棧橋固定牢實。在每兩米節段中部加設欄桿立柱,用50×50×1200角鋼與N1、N2栓接，扶手用準50普通鋼管與角鋼頂連接，中部用準16鋼筋加兩道防護。

5 洪水期防護措施

做好歷史水情、災情調查，施工過程中加強與當地氣象部門聯系，及時獲取準確的水情預報，確保防洪工作的主動權。

當水上漂浮物到達棧橋上游附近，立即用鉤桿等疏導，及時清理,確保棧橋安全。

設立水位標。嘉陵江系山區河流，汛期水位變化幅度大，測量組密切注意水位變化，并與上游水文站保持聯系，設立水位標識，以確保人身和機具設備的安全。在棧橋3號和4號支墩各設立一個水位標識。

設立航標。為了防止江面來往船只沖擊承臺、橋墩，在航道一定范圍內設立航標，發布通航公告，告示船舶通過橋區航道的注意事項，擬定施工期水上交通安全管理暫行辦法，按照大橋橋跨方案和測量組實測的河道水下地形，布置臨時導航標識，以使船舶安全通過航區。在施工期間，配合航道管理部門，根據施工需要及時調整和維護導航標志。

6 結束語

重慶嘉華嘉陵江大橋斜拉式桁架施工棧橋，突破了管用的連續梁跨結構模式，創造性采用低塔斜拉式折架梁，利用附著式托架支承兩端，極大地減少了水下墩及梁部施工難度，降低了連續結構多墩多迎水面帶來的諸多安全隱患。采用連續結構及斜拉結構的有效組合，并增加在墩柱及承臺部分的地面端錨固結構，保證了全橋縱橫向穩定，確保了棧橋的使用安全。棧橋建成使用后，經過了嘉陵江有史以來最大流速洪水的考驗，監測結果顯示，棧橋各方面均屬正常。保證了主橋施工在洪水期間正常推進，為全橋工期目標的實現奠定了堅實的基礎，也正是施工棧橋等輔助措施的有效實施，在重慶同期開工的三座大橋中，嘉華嘉陵江大橋是唯一一座不受洪水影響施工進度的大橋，從而贏得了廣泛的社會贊譽。