東莞鴻福大橋鋼管拱肋安裝優(yōu)化設(shè)計(jì)

吳 明，郭 斌

(中鐵二局股份有限公司，四川 成都 610031)

鋼管拱橋因其結(jié)構(gòu)受力明確，施工方便，造型美觀，跨度較大而備受橋梁界青睞。我國(guó)自1990年四川旺蒼修建第一座鋼管拱橋以來(lái)，近二十年來(lái)在全國(guó)各地像雨后春筍般的修建了幾百座大大小小的鋼管拱橋，其設(shè)計(jì)與施工技術(shù)日臻完美。

1 工程概況

東莞市鴻福路跨河大橋位于東莞市城區(qū)，為鴻福路上的一座特大橋梁，全橋從〇－6號(hào)橋臺(tái)～⑤號(hào)橋臺(tái)共11跨，橋梁跨徑組合為5×35+2×127.2+4×35=569.4 m。主橋?yàn)?27.2 m+127.2 m的下承式鋼管混凝土拱橋，西引橋?yàn)?×35 m等高度預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，東引橋?yàn)?×35 m等高度預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁。主橋自西向東跨越厚街水道巡河路、厚街水道、東莞運(yùn)河及運(yùn)河巡河路。全橋總長(zhǎng)570.8 m。橋型布置如圖1。

主橋橋梁結(jié)構(gòu)形式采用下承式鋼管混凝土系桿拱橋，計(jì)算跨徑127.2 m，系桿和吊桿均采用可更換錨具。橫梁間設(shè)縱向加勁梁連接，行車道板采用普通鋼筋混凝土空心板先簡(jiǎn)支后連續(xù)。本橋橋面寬為32 m，兩拱肋中心距為25 m。

圖1 鴻福路跨河大橋橋型布置示意

2 鋼管拱肋安裝施工方案的比選

鋼管拱橋拱肋部分的安裝是該類型橋梁最難、最關(guān)鍵的施工工序，其安裝方法直接制約著全橋的工程質(zhì)量、工程成本、工期等。根據(jù)不同的地形、地理環(huán)境，鋼管拱橋的拱肋一般采用有支架法(滿堂支架、少支架)、無(wú)支架法(纜索吊裝、懸臂拼裝、勁性骨架)、轉(zhuǎn)體法(豎轉(zhuǎn)、平轉(zhuǎn))等施工方法進(jìn)行安裝，其施工方法及適用性見表1。

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本橋施工條件較為困難，施工場(chǎng)地狹窄，引橋兩側(cè)均為水田、魚塘。主橋跨越東莞水道及厚街水道兩條河流，不管采用何種方案，都必須至少修建一座橫跨東莞水道及厚街水道兩條河流的便橋以解決道路交通、材料運(yùn)輸問(wèn)題。根據(jù)設(shè)計(jì)意圖，拱肋安裝前由于需平衡一部分水平推力，兩側(cè)引橋需先澆筑一半引橋長(zhǎng)的箱梁，若按投標(biāo)的施工方案采用纜索吊裝、鋼絞線斜拉扣掛的方案進(jìn)行安裝，則纜索的主跨度至少需要430 m以上，索道兩邊跨需占用其它標(biāo)段的地段才能設(shè)置，同時(shí)主塔基礎(chǔ)坐落在魚塘上，基礎(chǔ)設(shè)置較為困難，工期上也不允許，經(jīng)認(rèn)真討論并結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)條件、工期要求，本橋拱肋采用有支架法進(jìn)行拱肋安裝。

在鋼管拱橋施工中，采用有支架法安裝拱肋，一般多采用龍門吊機(jī)進(jìn)行拱肋的吊裝，支架支撐的方法進(jìn)行。在本橋中，由于拱肋安裝重量并不大(最重為52 t)，若采用龍門吊機(jī)進(jìn)行安裝，由于龍門吊機(jī)橫向跨度較大(最小需34 m凈寬以上)，高度較高(棧橋面上最小高度為40 m以上)，同時(shí)按吊裝橫梁(120 t)來(lái)設(shè)計(jì)龍門吊機(jī)，則本橋的龍門吊機(jī)非常龐大，造價(jià)昂貴，經(jīng)認(rèn)真比選及可行性研究，決定本橋拱肋采用棧橋平車水平運(yùn)輸、卷?yè)P(yáng)機(jī)結(jié)合千斤頂垂直起吊、支架支撐的方案進(jìn)行安裝，拱肋采用七節(jié)段安裝，橫梁采用千斤頂頂升的方案進(jìn)行安裝。

2.1 棧橋設(shè)計(jì)

棧橋縱向在上、下游拱肋中心線下雙幅布置，除厚街水道通航孔最大跨徑為10 m外，其余跨徑均為5.3 m左右。棧橋支墩采用鋼管打入樁，樁徑600 mm，鋼管由鋼板卷制而成，鋼板厚10 mm。鋼管樁打入后，向管內(nèi)底部填筑河沙，鋼管樁頂設(shè)有封口鋼板。棧橋橫梁由兩根45號(hào)工字鋼組成，縱梁由8根I36a工字鋼組成，縱梁頂面每隔1 m用10號(hào)槽鋼焊成整體。然后在縱梁上鋪設(shè)方木、軌枕，在軌枕上鋪平車運(yùn)行鋼軌，構(gòu)成了棧橋的整個(gè)結(jié)構(gòu)，棧橋面寬為6m。

棧橋的檢算屬常規(guī)計(jì)算，不作贅述。

棧橋上支架安裝前必須對(duì)棧橋進(jìn)行靜載及動(dòng)載試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后方可投入使用。

2.2 支架設(shè)計(jì)

圖2 支 架

支架的檢算按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)要求進(jìn)行計(jì)算。

運(yùn)梁平車設(shè)計(jì)為軌距2 m，載重量為80 t，全橋共4臺(tái)。

3 實(shí)施過(guò)程

由于鋼管拱肋是支承在支架上，其水平分力已由支架克服，故在安裝前不必需要兩側(cè)引橋先澆筑一半引橋長(zhǎng)的箱梁，同時(shí)拱肋可以采用逐跨安裝的方法進(jìn)行施工。

4 社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益

現(xiàn)就投標(biāo)時(shí)采用的纜索吊裝方案與本方案作一比較見表2。

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本橋采用平車運(yùn)輸、卷?yè)P(yáng)機(jī)結(jié)合千斤頂垂直起吊、支架支撐的方案進(jìn)行安裝比采用纜索吊裝方案節(jié)省成本160萬(wàn)元，且不影響其它標(biāo)段的施工，同時(shí)鋼管拱肋安裝時(shí)不必需要兩側(cè)引橋需先澆筑一半引橋長(zhǎng)的箱梁來(lái)平衡拱肋的水平力，主、引橋可以同時(shí)施工，加上支架的拆除可在拱肋安裝完成后壓注鋼管混凝土?xí)r進(jìn)行，不影響整個(gè)工序，工期上比纜索吊裝系統(tǒng)可快2個(gè)月以上，社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。

［1］陳寶春.鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)與施工［M］.北京:人民交通出版社，1999

［2］JTJ041－2000公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］

［3］GB50017－2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］