某上承式鋼筋混凝土箱形拱橋施工圖設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討

伍曉孟　譚科

摘要：擬建重慶市某烏江大橋跨越烏江銀盤電站庫(kù)區(qū)，起點(diǎn)跨越國(guó)道319線并通過(guò)引道與其相接，是武隆縣與火爐鎮(zhèn)、龍壩鄉(xiāng)、滄溝鄉(xiāng)、土地鄉(xiāng)、桐梓鎮(zhèn)以及后坪鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)的快速過(guò)江通道。文章結(jié)合實(shí)際工程，分析了重慶某上承式鋼筋混凝土箱形拱橋施工圖設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為同類橋梁設(shè)計(jì)及施工提供了經(jīng)驗(yàn)，有利于工程的順利開(kāi)展。

關(guān)鍵詞：上承式；鋼筋混凝土；箱形拱橋；總體設(shè)計(jì)；施工圖設(shè)計(jì)要點(diǎn) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U446 文章編號(hào)：1009-2374（2016）12-0094-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.12.044

1 概述

擬建重慶市某烏江大橋跨越烏江銀盤電站庫(kù)區(qū)，起點(diǎn)跨越國(guó)道319線并通過(guò)引道與其相接，是武隆縣與火爐鎮(zhèn)、龍壩鄉(xiāng)、滄溝鄉(xiāng)、土地鄉(xiāng)、桐梓鎮(zhèn)以及后坪鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)的快速過(guò)江通道，同時(shí)也是武隆后坪天坑群旅游公路的控制性節(jié)點(diǎn)工程。

全橋分為3聯(lián)：孔徑布置為（2×18+187+2×16.5）m，跨徑總長(zhǎng)為256.0m，全長(zhǎng)為267.0m。

2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 總體設(shè)計(jì)

該橋的孔跨布置為（2×18+187+2×16.5）m，跨徑總長(zhǎng)為256.0m，橋梁全長(zhǎng)為267.0m。

主橋中心樁號(hào)為K0+727.0，全橋分為3聯(lián)：孔徑布置為（2×18+187+2×16.5）m，跨徑總長(zhǎng)為256.0m。其中主橋采用凈跨180m上承式鋼筋混凝土箱形拱橋，凈矢跨比為1/6，拱軸系數(shù)為1.99，采用纜索扣掛懸臂澆筑施工工藝。南岸引橋采用2×18m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，北岸引橋采用2×16.5m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，均采用雙柱式墩、承臺(tái)樁基礎(chǔ)，橋臺(tái)采用重力式U型橋臺(tái)，明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)。

主橋采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，跨中設(shè)凸曲線，豎曲線半徑為1200m，兩側(cè)縱坡為±3.0%。橋面行車道采用±2.0%橫坡，人行道采用1.0%倒坡。

主橋?yàn)樯铣惺戒摻罨炷料湫喂皹颍瑑艨鐝絣0=180.0m，凈矢跨比f(wàn)0/l0=1/6，拱軸系數(shù)m=1.99的等高截面懸鏈線拱，采用纜索扣掛掛籃懸臂澆筑法施工。主拱座采用明挖形式。

南岸引橋采用2×18m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，北岸引橋采用3×11m鋼筋混凝土空心板（與主橋拱上結(jié)構(gòu)保持一致），均采用樁柱式墩，橋臺(tái)采用重力式U型橋臺(tái)，明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)。

為適用路線平面線形需要，對(duì)起點(diǎn)側(cè)引橋進(jìn)行了加寬處理。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2.1 主橋上部結(jié)構(gòu)。主橋上部結(jié)構(gòu)由主拱圈、墊梁、拱上立柱（部分含系梁）、蓋梁、簡(jiǎn)支空心板共5部分組成。

主拱拱箱為單箱雙室結(jié)構(gòu)，高3.3m，寬7.5m，共分為35個(gè)節(jié)段施工，其中兩岸各設(shè)1個(gè)拱腳搭架現(xiàn)澆段，拱頂設(shè)1個(gè)吊架澆筑合龍段，其余32個(gè)節(jié)段均為掛籃懸臂澆筑段。

拱腳與拱座連接處截面頂板厚60cm，底板厚60cm，邊腹板厚55cm，中腹板厚50cm；拱腳第一節(jié)段端頭截面頂板厚40cm，底板厚40cm，邊腹板厚45cm，中腹板厚40cm；拱頂合龍段截面頂板厚30cm，底板厚30cm，邊腹板厚50cm，中腹板厚45cm；其余拱箱截面的頂板厚30cm，底板厚30cm，邊腹板厚35cm，中腹板厚30cm；拱腳第一段漸變段長(zhǎng)度為5.115m，第二段漸變段長(zhǎng)度為4.565m；拱頂漸變段長(zhǎng)度為1.822m，跨中合龍段長(zhǎng)度為2m。

拱上立柱底部設(shè)橫向通長(zhǎng)的墊梁。墊梁寬1.2m，中心高1.0m。拱上立柱采用雙柱式，立柱的截面尺寸為120cm（橫橋向）×90cm（縱橋向）。1號(hào)立柱、2號(hào)立柱、15號(hào)立柱和16號(hào)立柱設(shè)置橫系梁，其截面尺寸為70cm（寬）×100cm（高）。拱上橫墻寬7.2m，厚0.9m。拱上立柱和橫墻處的蓋梁均為普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，蓋梁高為1.2m，寬為1.3m。拱上墊梁、立柱、系梁、橫墻、蓋梁均采用現(xiàn)澆法施工。

拱上空心板跨徑為11.0m，梁高為0.65m，由8片空心板梁組成，每片空心板梁橫向間距為1.25m。空心板梁按普通鋼筋砼構(gòu)件設(shè)計(jì)。主梁由預(yù)制空心板梁+現(xiàn)澆濕接縫組合而成，結(jié)構(gòu)形式為“簡(jiǎn)支橋面連續(xù)”結(jié)構(gòu)。

2.2.2 主橋下部結(jié)構(gòu)。主橋下部結(jié)構(gòu)采用重力式拱座，明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)，拱座橫橋向?qū)挒?.5m，順橋向長(zhǎng)為4.83m，拱座前沿高為1.5m，拱座尾部高為4.57m；南岸拱座墩總長(zhǎng)為9.83m，北岸拱座墩總長(zhǎng)為10.88m。由于南岸拱座墩基坑南東側(cè)邊坡為順向坡，層面傾角為27°，易產(chǎn)生滑移，邊坡欠穩(wěn)定，設(shè)計(jì)采用錨桿擋墻支護(hù)；北岸拱座墩對(duì)邊坡表面進(jìn)行清理并刷坡，清除危巖。

2.2.3 交界墩。交界墩采用雙柱式實(shí)心矩形墩。在施工期，將交界墩用做塔架基礎(chǔ)，同時(shí)利用交界墩的蓋梁作第一組扣索和錨索的錨固點(diǎn)。橋墩截面尺寸為2.4m（順橋向）×2.0m（橫橋向），蓋梁寬度設(shè)計(jì)為3.0m，南岸交界墩蓋梁總高度設(shè)計(jì)為2.9m，北岸交界墩蓋梁總高度設(shè)計(jì)為2.2m。墩身中部設(shè)矩形系梁，截面尺寸為1.8m（寬）×2.0m（高）。

2.2.4 引橋上部結(jié)構(gòu)。南引橋上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，跨徑組合為2m×18m，梁高為1.4m。連續(xù)箱梁按部分預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計(jì)。為適應(yīng)路線平面線形需要，引橋橋面寬度采用漸變加寬處理，引橋的橋面寬度由10.5m漸變至13.26m。

北引橋上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，跨徑組合為2m×18m，梁高為1.2m。連續(xù)箱梁按部分預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計(jì)。

2.2.5 引橋下部結(jié)構(gòu)。引橋下部結(jié)構(gòu)為雙柱式橋墩、承臺(tái)樁基礎(chǔ)。橋墩樁基為人工挖孔樁，按端承樁設(shè)計(jì)，樁基直徑為1.5m。為滿足施工需要將1號(hào)、4號(hào)橋墩設(shè)置為承臺(tái)樁基礎(chǔ)；在施工期間承臺(tái)用作第一組錨索的錨固點(diǎn)，其截面尺寸為2m（高）×3m（寬）。墩身直徑為1.3m。橋墩墩頂直接設(shè)置支座。

2.2.6 橋臺(tái)。兩岸橋臺(tái)均采用重力式U型橋臺(tái)，明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)。

2.3 主橋結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

2.3.1 靜力計(jì)算分析。主橋總體計(jì)算采用橋梁設(shè)計(jì)程序MIDASCivil2013進(jìn)行空間模型設(shè)計(jì)計(jì)算，奧地利橋梁設(shè)計(jì)計(jì)算軟件TDV RM進(jìn)行復(fù)核計(jì)算。主橋上部結(jié)構(gòu)按鋼筋混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)，下部樁基礎(chǔ)采用“m”法進(jìn)行計(jì)算，截面配筋按規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)算。計(jì)算參數(shù)采用如下：

第一，永久作用。

結(jié)構(gòu)自重：上部拱圈結(jié)構(gòu)混凝土容重取用26kN/m3。

混凝土收縮、徐變：按公路混凝土規(guī)范（JTG D62-2004）規(guī)定計(jì)算。

橋面系自重，包括護(hù)欄、鋪裝等，護(hù)欄容重取26kN/m3，瀝青混凝土容重取24kN/m3。按順橋向均布作用計(jì)。

基礎(chǔ)變位：2號(hào)、3號(hào)拱座沉降1cm。

第二，可變作用。

汽車荷載：車道荷載為公路-Ⅱ級(jí)，車道寬為8.0m，根據(jù)規(guī)范按兩車道取值，考慮主梁偏載放大系數(shù)為1.15，車道數(shù)實(shí)際取值1.15×2.0=2.3。

汽車沖擊力：沖擊系數(shù)按04規(guī)范的有關(guān)規(guī)定取值為0.05。

溫度作用：主梁合龍溫度為15℃～20℃，橋位區(qū)最熱月平均氣溫取40℃，最冷月平均氣溫取-5℃，按體系整體升溫25℃，體系整體降溫20℃計(jì)。主梁上緣溫差按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62-2004）取值。

風(fēng)荷載：橋上無(wú)車時(shí)，采用100年一遇基本風(fēng)速V10=25.6m/s，地表粗糙度為C類；橋上有車時(shí)，當(dāng)風(fēng)荷載參與汽車荷載組合時(shí)，橋面高度處的風(fēng)速Vz=25m/s；施工階段設(shè)計(jì)風(fēng)速重現(xiàn)期取30年。

第三，偶然作用。地震作用，地震動(dòng)加速度峰值為0.05g，特征周期為0.40s。

2.3.2 穩(wěn)定性計(jì)算分析。本橋?yàn)榇罂鐝戒摻罨炷凉皹颍麄€(gè)主拱采用懸臂澆筑施工，施工和運(yùn)營(yíng)階段均存在穩(wěn)定問(wèn)題，設(shè)計(jì)中對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了穩(wěn)定性分析。計(jì)算中考慮主墩裸墩、施工至最大懸臂及成橋三個(gè)狀態(tài)，荷載組合考慮汽車荷載、風(fēng)荷載、制動(dòng)力、溫度作用等荷載工況。本次設(shè)計(jì)采用Midas/Civil程序進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，經(jīng)驗(yàn)算，一階穩(wěn)定系數(shù)為9.385，滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)具備較高的安全度。

3 結(jié)語(yǔ)

本橋施工圖設(shè)計(jì)對(duì)該上承式鋼筋混凝土箱形拱橋設(shè)計(jì)要點(diǎn)和計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析，針對(duì)類似橋型的橋梁設(shè)計(jì)，給出了較為具體的細(xì)部尺寸擬定及設(shè)計(jì)參考，對(duì)于計(jì)算結(jié)果要考慮在正常使用極限狀態(tài)下以及在承載能力極限狀態(tài)下的各種狀態(tài)的應(yīng)力分析，以保證工程的順利實(shí)施。

作者簡(jiǎn)介：伍曉孟（1975-），男，重慶人，重慶市交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院工程師。

（責(zé)任編輯：小 燕）