中越北侖河二橋主拱箱支架方案設計

張坤球，韋大川

(廣西路建工程集團有限公司，廣西 南寧 530001)

中越北侖河二橋主拱箱支架方案設計

張坤球，韋大川

(廣西路建工程集團有限公司，廣西 南寧 530001)

中越北侖河二橋主拱箱施工實行跨國合作修建模式，雙方各自修建半跨拱橋，具有較高的施工風險。文章針對該橋支架結構、施工技術工藝流程和施工管理協調方面的難點與要求，介紹了該橋主拱箱的特殊支架設計方案，對拱橋的落地支架現澆施工具有一定的借鑒作用。

中越北侖河；跨國合作修建；支架設計；技術要求

0 引言

中越北侖河二橋主拱箱施工經兩國商定，以兩國河界為界，實行跨國合作修建模式，雙方各自修建半跨拱橋，具有較高的施工風險。加上施工期間界河通航有特別規定，其支架結構、施工技術工藝流程和施工管理協調較其它同類橋梁有諸多不同點及更高的要求，需針對這些特殊情況進行合理可靠的支架設計，切實保證施工期間支架承載安全。

1 工程概況

中越北侖河第二座公路大橋與防城港至東興一級公路相接，橋梁起點位于中國東興市市郊陳屋村附近，往南跨越界河北侖河，終點位于越南芒街市境，橋長556 m。中方橋長401.5 m，含4聯單跨跨徑30 m的現澆預應力鋼筋混凝土箱型梁橋和半跨鋼筋混凝土箱型拱主橋；越方橋長154.5 m，含1聯單跨跨徑30 m的現澆預應力鋼筋混凝土箱型梁橋和半跨鋼筋混凝土箱型拱主橋。主橋為1-凈105 m上承式箱拱橋，橋梁寬27.7 m，按4車道+2輔助車道布置。

主拱箱為等截面鋼筋混凝土箱形無鉸拱，拱軸線為懸鏈線，凈跨徑L0=105m，凈矢高f0=13.378m。拱箱截面寬21.7m(內部橫向設6個箱室)，高1.8m，頂、底板和腹板從拱腳至拱頂厚度逐減，由0.35m變至0.25m。

設計要求拱箱分3環8段施工，共設包含拱腳和拱頂間隔槽在內的9個間隔槽。

本橋在建中，施工重點和難點為主拱箱。經中越雙方的多次協調，并在中方的主導下，確定了基本一致的施工技術方案。以下對支架方案設計進行簡要介紹。

2 對合作雙方的總體技術管理要求

(1)嚴格保證主拱箱對稱、分段、分環、均衡進行施工加載的規定，使拱箱變形符合設計、規范要求，兩半跨變形一致，避免偏壓荷載引起支架破壞。采用可靠的加固措施和止滑措施，防止拱箱澆筑過程中塌模卸載、成型的拱箱分環節段下滑等導致嚴重偏壓情況的發生。

(2)建設雙方加強協調，保證拱架結構的一致性和整體性。對主拱箱進行合理的整體和細部結構設計計算，確保主拱箱支架整體牢固，細部結構設計周全，使支架強度、剛度、整體性和穩定性等滿足要求，并通過合理的預壓方法檢驗支架的安全性。

(3)要嚴格防止環段因設備故障，混凝土供應中斷，形成嚴重削弱拱圈受力的、斜交于拱軸線的施工縫。

(4)主拱兩個半拱的施工互相之間存在重大的影響，任何一方施工發生問題，都有可能對全橋施工造成重大影響。建設雙方應加強協調，共同建立暢通有序、快速高效的溝通決策和統一行動管理機制，使雙方圍繞以上要求做好施工技術方案編制、施工組織管理、設備性能保證、材料保證、同步監測、工序質量互檢等方面的工作，使施工工作優質、安全、順利開展。

3 支架方案設計

綜合考慮主橋為跨國現澆拱橋的特殊情況、橋位河岸與河床地形地質情況、水文地質情況、界河通航要求及防止過往船只撞擊能力的要求，確定拱箱現澆支架采用落地組合式滿堂支架。同時考慮拱座和主拱的形狀尺寸高程參數(含預拱度和預抬值)和兩國承建方的技術和管理水平、設備性能、材料(包括周轉材料)現狀，按《公路橋涵施工技術規范》要求全橋支架進行120%設計荷載預壓，同時因跨國一方設備出現故障，混凝土供應中斷，另一方拱腳段底環超前一環施工兩個最不利工況，進行全面的受力計算、分析后確定主拱支架結構的總體和細部結構。主拱箱支架布置圖見圖1。

3.1 跨式支架部分

3.1.1 總體布置

本方案跨式支架包含0#地梁和各排臨時墩以及其上的各縱向工字鋼縱梁、貝雷縱梁。除兩岸拱腳至河岸段為實地段，中間段落為河道，支架采用由0#地梁和各排鋼筋混凝土臨時墩支承的多跨結構，跨徑組合經綜合研究論證，確定為(5.76+6+6.2+6+21.06×2+6+6.2+6+5.76)m。中方和越方按有關規定各設一個跨度21.06m的通航孔，滿足各自的通航需要。跨式支架布置示意圖見圖2。

(a)

(b)

(c)

(d)

圖2 跨式支架布置示意圖

3.1.2 基礎

(1)0#地梁采用置于堅實地基上的地梁，地梁頂面對應埋設水平預埋鋼板與其上每列工字鋼縱梁焊接固定。

(2)水中臨時墩基礎采用鋼筋混凝土樁式基礎，其中1#～3#(越方1′#～3′#)墩設計樁徑為80cm，4#～5#(越方4′#)墩設計樁徑為100cm。

3.1.3 墩柱

(1)1#、2#、4#臨時墩墩柱采用與設計樁徑相同的鋼筋混凝土圓柱。

(2)3#墩在鋼筋混凝土圓柱頂上設置喇叭形擴大頭，埋接鋼管混凝土柱滿足通航孔貝雷縱梁往本墩延伸連接的需要，如圖3所示。

(3)5#(跨中)墩承受拱箱施工時巨大的豎向力，墩頂橫梁采用由8片Ⅰ56a型工字鋼(4片為一組)組成的組合鋼橫梁，所占寬度較大，因應此情況，上部設置喇叭形擴大頭滿足型鋼組合橫梁支承寬度的需要，如圖4所示。

圖3 跨中臨時墩擴大頭構造示意圖

圖4 3#臨時墩擴大頭構造示意圖

3.1.4 橋墩抗縱向傾覆設計

(1)雙方各墩除考慮滿足支承強度外，0#地梁至3#墩還需通過桿件相互間連接成格柵形整體，以有效抵抗拱腳段拱箱施工加載時通過支架傳遞下來的水平推力。另外，0#地梁置于地基內，具有較好的抗推移能力，與各排臨時墩作有效的連接之后，整體抗水平推力能力得到顯著加強，能有效防止臨時墩縱向傾覆。

(2)由于中越各一跨通航孔跨徑和高度大，相關的臨時墩高度大，穩定性差。為保證拱箱支架的縱橋向整體穩定性，特此進行了針對性的方案設計，將貝雷縱梁由中方3#臨時墩開始通長布設至越方3′#臨時墩。3#、4#墩位于同一橫向位置的各列兩根墩柱設置縱向型鋼水平撐、X撐相連，使3#、4#(越方3′#、4′#)墩形成具有較強縱向穩定性的整體，從而提高和保證臨時墩本身及整體支架的縱向抗傾覆能力。

(3)頂、底橫撐和X撐桿件采用[40#槽鋼，雙槽鋼口對口焊接組合。

(4)在鋼筋混凝土墩柱相應位置設預埋牛腿鋼板并通過節點板使墩柱與底橫撐和X撐相連。3#臨時墩鋼管混凝土柱直接通過節點板使管柱與底橫撐和X撐相連。

3.1.5 3#～5#臨時墩縱橫向穩定結構

(1)3#～5#臨時墩相鄰墩柱間均設置橫向水平撐和X撐相連，以增強臨時墩橫向穩定性和抗船只撞擊能力(見圖5～6)。

(2)頂橫撐利用已有的柱頂橫梁。底橫撐和X撐桿件材料、規格和設置方法與上述縱向橫撐、X撐相同。

圖5 3#墩鋼管柱橫向支撐結構示意圖

圖6 跨中臨時墩橫向支撐結構示意圖

3.1.6 墩頂加強及預埋

(1)各臨時墩墩柱頂部1.5m高度和喇叭形鋼筋混凝土擴大頭設φ16、間距10cm的加強螺旋箍筋，對其內混凝土和鋼管混凝土柱預埋段的握固作用更強。混凝土標號亦適當提高，以滿足局部承壓強度。

(2)墩柱頂部設兩層加強鋼筋網，并預埋厚16mm水平鋼板以支墊橫梁并與橫梁焊接固結。

3.1.7 墩頂橫梁

各墩橫梁為工字鋼組合梁，工字鋼翼板間進行可靠的焊接使各工字鋼形成良好的受力整體，避免橫梁工字鋼組各工字鋼受力不均勻，橫梁局部應力超標發生破壞。工字鋼接頭應設在墩頂中央或L/4處，嚴禁設在墩邊和跨中。橫梁與墩頂預埋鋼板通過焊接可靠固結。

3.1.8 各跨縱梁

各跨縱梁的材料類型根據現行《公路橋涵施工技術規范》規定的L/2 000撓度控制值經受力計算后確定：0#地梁～3#臨時墩縱梁采用Ⅰ40a#工字鋼；3#～越方3′#采用通長貝雷縱梁，其中3#～4#(越方3′#～4′#)墩上設置2層，中方4#墩至越方4′#采用三層。各型縱梁橫向均為28列。

3.1.9 工字鋼縱梁的布設及與橫梁固定

工字鋼縱梁共28列，采用Ⅰ40#工字鋼。工字鋼中軸線橫向間距與其上碗扣架的橫向步距一致，為90cm。各列工字鋼縱梁應在橫梁上準確放樣安裝。在每縱與梁橫梁相交處，將縱梁焊接固定在橫梁頂面，加強各排臨時墩的整體性，同時約束縱梁在橫梁上縱向移動，并避免縱梁橫向傾覆。

3.1.10 貝雷縱梁的布設及結構穩定措施

(1)貝雷縱梁列數與橫向步距與工字鋼縱梁一致，見圖7。

(2)上下兩層貝雷片的弦桿通過桁架螺栓連接緊固。

(3)每兩列貝雷片為一組(每組縱軸線橫向間距180cm)，在每片貝雷片端頭處設豎向支撐架相連，在底層每片貝雷片底中部和頂層每片貝雷片頂中部設水平支撐架相連，每相鄰豎向支撐架之間用[8#槽鋼將其底、頂橫桿互相連接，保證貝雷梁全長范圍的整體性和橫向穩定性。

(4)中越雙方兩跨貝雷梁應使用弦桿接頭銷子將所有對應的弦桿連接成整體，使其能起到抵消兩半拱對稱施工時產生的對向水平推力的作用。

圖7 貝雷縱梁橫向穩定結構示意圖

3.2 碗扣支架部分

3.2.1 總體布置

碗扣支架的布置經受力計算確定。碗扣架立桿橫向共28列，與跨式支架的縱向工字鋼和貝雷片中心位置一致，橫向步距同為90cm。拱箱靠拱腳的兩個分段因為傾角和拱箱壁厚大，相應荷載大，下方的立桿縱向步距設為60cm。靠拱頂兩分段荷載變小，下方立桿縱向步距設為90cm。碗扣架采用普通扣件式鋼管作穩定結構，設置橫立面、縱立面和水平X撐及立桿頂部縱橫向通長連桿，均是保證支架整體性和穩定性的重要結構。X撐和通長連桿鋼管的設置、固定和接長應符合有關規范對鋼管以扣件連接的有關規定。

3.2.2 拱腳至0#地梁范圍的地基處理

將此段落橋面上下游側各拓寬2m的投影范圍開挖、整平、壓實和硬化，混凝土硬化層(C25，厚25cm)應振搗密實，表面認真收漿整平成水平面。

3.2.3 預拱度和施工預抬值

支架搭設高度的處理應考慮設計預拱度和抵消支架施工時支架彈性和非彈性下沉的施工預抬值。設計預拱度和施工預抬值由拱腳至拱頂的分配方法和分配量按照設計文件方法，調整分配于每排(附設計樁號)碗扣支架立桿上，并制作相應的分配表，以便在施工各階段對支架高程進行準確控制。

3.2.4 碗扣架的安裝及立桿頂部高程的處理

(1)立桿應按主拱箱支架布置圖的平面位置(橫向位置、樁號)準確放樣安裝。

(2)所有立桿底托統一設可調高度10cm。底托桿應準確對中于跨式支架的縱向工字鋼和貝雷片頂面中央。避免工字鋼和貝雷片偏心受壓失穩。

(3)將0#地梁～3#臨時墩范圍的立桿底托點焊固定在縱向工字鋼頂面，防止支架在水平力作用下出現整體滑動的可能性。

(4)貝雷片弦桿有空槽，碗扣架標準底托板相對薄弱，應設加強墊板。

(5)支架除最頂一層外主要采用標準長度為3m的立桿，減少立桿豎向接頭。頂部受拱腹懸鏈線高程的影響，設置適當長度的標準立桿和非標準立桿，其中標準長度桿的選用以不高于立桿頂部設計高程和盡量減少接高長度為原則，選用高度更小的標準長度桿。

(6)立桿頂部可調頂托的設置：可調頂托桿在立桿頂部的高出長度為20cm，以供微調頂托板至緊密接觸其上方的拱腹弧形分配梁(本文未述)，使各立桿受力分配均勻，并使高程符合要求。

(7)對各排立桿最頂一層標準長度管管頂高程進行測量記錄計算，如與立桿頂設計高程差>10cm，須設接高管接高至立桿頂設計高程。

(8)上下層立桿、接高管和其下立桿通過銷孔和穿銷固定。

3.2.5 碗扣架各向X撐的具體布設

(1)橫立面X撐

橫立面X撐的縱向步距，在拱箱第一段范圍和通航孔上范圍，支架較矮，設為2.7～3m；其余部分橫立面X撐步距為2.7m。斜桿橫向間距2.7m。

(2)縱立面X撐

縱立面X撐對本橋支架的作用，相較于橫立面X撐，除增加整體性和穩定性，還起著抵抗拱箱各加載階段對支架產生的水平推力的重要作用，故其搭設安裝應更加認真和精細化，嚴格保證安裝質量。

縱立面X撐單向斜桿的縱橋向步距、除貝雷梁段落外為1.8m，X撐的橫橋向步距為1.8m。貝雷梁段落上方為拱頂平坦段，受水平力較小，設為2.7m，X撐的橫橋向步距同為2.7m。

縱立面X撐應嚴格按圖放樣安裝，不得隨意安裝，以保證不偏離力學設計模型。

X撐最頂上的每根斜桿還應通過扣件與立桿頂部的縱橋向弧形通長連桿有效連接。

(3)水平向X撐

在每層碗扣架的底部橫桿高度，設置一道水平向X撐。

(4)管頂連接穩定結構

管頂連接穩定結構為立桿頂部縱橋向弧形通長連桿及橫橋向通長連桿(見圖8)。

圖8 立桿頂部縱橫橋向通長連桿布置示意圖

每列和每排立桿頂部設縱橋向弧形通長連桿及橫向通長連桿的目的，是增加各立桿頂部的整體性，最大限度減少立桿和頂托的自由長度，保證支架結構的穩定性，其作用十分重要，須逐列逐排布設。

通長連桿設于立桿頂部(縱向連桿在上，橫向連桿在下)，盡可能靠近桿頂擴大管下端，通過扣件與立桿的標準管身緊固連接。通長連桿接頭按規范方法和要求搭接，保證搭接長度和搭接扣件數量正確，扣件連接緊固。

(5)碗扣架縱向橫桿與貝雷片的連接

碗扣架縱向橫桿應與通航跨貝雷片可靠連接，以對拱箱對稱施工時的對向水平推力起到部分抵消作用。具體做法為在貝雷片兩端焊接豎向工字鋼。在工字鋼高度范圍內的每層縱向橫桿稍下方，對應設一道縱向鋼管抵住豎向工字鋼并將管端與工字鋼焊固，通過扣件將鋼管與就近4～5排立桿連接緊固，應按此預先計算確定鋼管長度(見圖9)。

圖9 碗扣架與貝雷架連接結構圖示意圖

4 結語

在本橋主拱箱跨國合作支架現澆施工的現狀下，支架設計布置的合理性，支架整體、局部和細部的強度、剛度和穩定性，構件連接的可靠性等，是支架在拱箱施工過程中承載安全的至關重要的因素，與支架設計同步，進行了全面的受力計算。此外，支架(指碗扣支架)上縱、橫向分配梁、模板以及各階段的止滑結構等合理可靠的結構設計布置亦十分關鍵。由于篇幅所限，在此不進行敘述。同時，應制定專項支架預壓監測分析方案，在箱梁底模和相應的止滑結構安裝完成并全面檢查驗收后，根據方案進行支架的分級預壓，及時收集和分析監測數據，以檢驗和保證支架的可靠性。

[1]交通運輸部第一工程總公司.公路施工手冊—橋涵(下)[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2]JTG/TF50-2011，公路橋涵施工技術規范[S].

Support Design for Main Arch Box of Sino-Vietnam Beilun River II Bridge

ZHANG Kun-qiu，WEI Da-chuan

(Guangxi Road Construction Group Co.，Ltd.，Nanning，Guangxi，530001)

The main arch box construction of Sino-Vietnam Beilun River II Bridge Construction imple-ments the transnational cooperation construction mode，both sides builds half-span arch bridge each，which has higher construction risk.Aiming at the difficulty and requirements in support structure，con-struction technology process and construction management coordination of this bridge，this article de-scribed the design plan of special support for the main arch box of this bridge，thereby providing the certain reference for cast-in-place construction of consol supports in this bridge.

Sino-Vietnam Beilun River；Transnational cooperation construction；Support design；Techni-cal requirements

張坤球(1968—)，高級工程師，主要從事公路工程施工技術開發和管理工作；韋大川(1984—)，助理工程師，主要從事鋼構件設計制作工作。

U448.22+

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.07.011

1673-4874(2015)07-0043-06

2015-06-07