義烏市興隆大橋設(shè)計(jì)

劉小慶

1 工程概況

義烏江北側(cè)為下駱宅鎮(zhèn)政府及配套居住區(qū)，南側(cè)為工業(yè)區(qū)及農(nóng)居點(diǎn)，興隆路是連接兩個(gè)區(qū)域的最直接的通道，也是重要交通性主干道，對(duì)分流37省道的交通量有重要意義。橋位跨越義烏江，地貌屬堆積地貌沖積平原，微風(fēng)化巖層埋深較淺。橋址氣候?yàn)閬啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，年平均氣溫17．2℃，多年極端最高氣溫42℃，多年極端最低氣溫為-10．7℃。

主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):設(shè)計(jì)車速:60 km/h;設(shè)計(jì)荷載:公路Ⅰ級(jí);橋梁寬度為38 m，雙向六車道;地震烈度為6度，抗震設(shè)防類別為B類。

橋梁寬度:5 m(人行道、非機(jī)動(dòng)車道)+3．0 m(機(jī)非分隔帶)+22 m(機(jī)動(dòng)車道)+3．0 m(機(jī)非分隔帶)+5 m(非機(jī)動(dòng)車道、人行道)=38 m。

橋跨布置:全橋分3聯(lián)，跨度布置為(4×20)m+126．5 m+(4×20)m，其中主橋?yàn)?26．5 m中承式鋼管混凝土拱橋，引橋均采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，全橋長(zhǎng)290．22 m，見(jiàn)圖1。

圖1 全橋橋型布置（單位：m）

2 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于橋位河道有通航要求，橋型方案選擇考慮的主要因素是工程造價(jià)、景觀、施工難易程度、后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用等，為避免水中基礎(chǔ)施工，主橋跨度以不小于120 m為宜。最終中承式鋼管混凝土拱橋方案以橋面高度合理、橋梁長(zhǎng)度最小、工程造價(jià)合理等優(yōu)勢(shì)，確定為最終方案。

2． 1 主橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

主橋結(jié)構(gòu)形式為中承式鋼管混凝土拱橋。拱肋的理論計(jì)算跨徑為120 m，計(jì)算矢高26．667 m，矢跨比1/4．5，拱軸線采用二次拋物線。

主橋共設(shè)兩片鋼管混凝土拱，拱高3．4 m，寬1．75 m，拱肋截面為桁架式，拱肋間中距25 m。上下弦桿均為由兩根φ750 mm的鋼管通過(guò)平聯(lián)板連接而成的橫啞鈴形，共4根鋼管。再通過(guò)豎腹桿和斜腹桿組成空間桁架結(jié)構(gòu)，上、下弦鋼管及平聯(lián)板厚度為16 mm。除拱腳混凝土方包段腹桿采用φ300 mm厚16 mm的鋼管，其余腹桿均為φ300 mm厚12 mm的鋼管;上、下弦管內(nèi)灌注C50微膨脹混凝土，其余為空鋼管。拱肋主管采用螺旋焊接，鋼管均采用Q345C卷管。

每片拱肋設(shè)18根吊桿，吊桿布置采用可換式雙吊桿，吊桿縱向間距為5．5 m，吊桿上下端均設(shè)減振器。為方便換索，吊桿采用雙吊桿形式，縱向間距35 cm，上端錨固于拱肋的下弦桿，下端錨固于橫梁，每對(duì)吊桿規(guī)格為2×61φ7，吊桿采用強(qiáng)度1 670 MPa的φ7 mm高強(qiáng)鍍鋅平行鋼絲，錨頭采用冷鑄鐓頭錨。

橋面以上兩主拱拱肋間設(shè)置3道橫撐，橫撐上下弦桿采用φ650 mm厚14 mm的鋼管，腹桿均為φ250 mm厚12 mm的鋼管。

橫梁均采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，為中間截面高度2．15 m、寬0．9 m、長(zhǎng)38 m的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土預(yù)制梁，橫梁預(yù)應(yīng)力鋼束采用φs15．2 mm的高強(qiáng)度低松弛鋼絞線。橫梁兩側(cè)設(shè)置牛腿，用以擱置橋面板。

橋面板為梁高0．45 m的鋼筋混凝土π形預(yù)制板。π形板先簡(jiǎn)支擱置于橫梁上，通過(guò)縱、橫向后澆帶形成多跨連續(xù)體系。

橋面鋪裝:主橋橋面鋪裝層厚15 cm，基層為8 cm厚C40鋼纖維防水混凝土，內(nèi)設(shè)鋼筋網(wǎng)，鋼纖維混凝土計(jì)入橋面板的受力截面中。中間層為防水劑。面層為7 cm厚瀝青混凝土。

主拱拱座為兩個(gè)分離式實(shí)心鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)。拱座持力層為微風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。為提高拱肋整體性，拱座中間用系梁相連。系梁采用空心結(jié)構(gòu)，壁厚1．0 m，基礎(chǔ)厚1．5 m，箱內(nèi)各設(shè)一道縱橫向隔墻。

拱座上設(shè)置立柱，引橋邊跨支承于柱頂蓋梁上。

2． 2 鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì)

防腐設(shè)計(jì)是鋼管拱橋的重要組成部分，采用不同的防腐措施對(duì)橋梁的使用壽命和工程造價(jià)均有較大的影響，本工程按長(zhǎng)效防腐進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用熱噴鋁+外涂層方式。本橋鋼結(jié)構(gòu)防腐分為鋼結(jié)構(gòu)的外壁、內(nèi)壁兩種情況區(qū)別對(duì)待。

外壁防腐方案為:噴砂除銹Sa3級(jí);底涂層采用熱噴鋁不小于180 μm;封閉涂層為環(huán)氧封閉漆一道，干膜厚度50 μm;中間涂層為環(huán)氧云鐵漆兩道，干膜厚度2×60 μm;面涂層采用氟碳漆兩道，干膜厚2 ×35 μm。

內(nèi)壁防腐除要求密封外，還要求:噴砂除銹Sa2級(jí);涂無(wú)機(jī)富鋅底漆兩道，干膜厚2×25 μm。

3 橋梁施工組織設(shè)計(jì)

1)下部結(jié)構(gòu)施工。下部結(jié)構(gòu)采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，基坑開挖到位后盡快用C30混凝土對(duì)中風(fēng)化巖層進(jìn)行封巖。拱座采用圍堰施工，圍堰上口應(yīng)比施工時(shí)最高水位高1 m以上。由于拱座為大體積混凝土，施工時(shí)設(shè)置冷卻管通水養(yǎng)護(hù)，降低內(nèi)外溫差。

2)上部結(jié)構(gòu)施工。上部結(jié)構(gòu)采用纜索吊裝系統(tǒng)安裝，分別在河道兩側(cè)設(shè)置兩主塔，主塔索跨170 m左右。鋼管拱肋鋼管用一組主索道吊裝拼裝，橫梁采用雙索道抬吊，橋面板等也采用纜索吊裝系統(tǒng)吊運(yùn)。主橋的施工順序如下:a．施工下部結(jié)構(gòu)的同時(shí)，制作上部鋼結(jié)構(gòu)和混凝土預(yù)制構(gòu)件;b．架設(shè)纜索吊裝系統(tǒng);c．吊裝拱肋，同步安裝風(fēng)撐，調(diào)整拱軸線，完成拱腳封鉸混凝土施工;d．灌注拱肋混凝土、拱腳段綴板間空腔混凝土，要求澆筑密實(shí)且左右對(duì)稱進(jìn)行;e．安裝墩上立柱及橫梁;f．架設(shè)橋面板，完成縱橫向濕接頭;g．拆除纜索吊裝系統(tǒng)，安裝橋面系、附屬結(jié)構(gòu)。

鋼管內(nèi)混凝土采用大功率混凝土泵進(jìn)行泵灌，要求一根鋼管內(nèi)的混凝土在初凝時(shí)間內(nèi)一次泵灌完成，中間不得有間斷。泵灌入口設(shè)在灌注段根部，以頂推方式灌注，嚴(yán)禁從中部或頂部拋灌。泵灌前，應(yīng)先壓入清水清洗鋼管，潤(rùn)澤內(nèi)壁，然后壓入水泥漿，再連續(xù)泵入混凝土。灌注溫度應(yīng)大于5℃、小于40℃，鋼管溫度高于40℃時(shí)，應(yīng)采取措施降低鋼管溫度。鋼管混凝土應(yīng)先做配合比試驗(yàn)，建議摻入減水劑和微膨脹劑，以提高工作性能。混凝土灌注完畢后，采取錘擊法和超聲波檢測(cè)法對(duì)拱腳、拱頂?shù)汝P(guān)鍵部位進(jìn)行檢測(cè)，條件允許可進(jìn)行全拱肋檢測(cè)。四根弦桿的灌注順序?qū)Y(jié)構(gòu)受力有影響，因?yàn)橄裙嘧⒌匿摴軐⑾葏⑴c后期受力。施工時(shí)應(yīng)先灌注上弦，后灌注下弦，有利于后期荷載;先灌注外側(cè)，再灌注內(nèi)側(cè)，有利于橫向穩(wěn)定。

4 結(jié)語(yǔ)

鋼管混凝土拱橋已成為我國(guó)大跨徑橋梁優(yōu)先考慮的橋型方案之一。無(wú)論在山區(qū)還是城市，都能發(fā)揮其造型美觀、橋下凈空大、施工時(shí)對(duì)通航干擾小、造價(jià)經(jīng)濟(jì)合理等優(yōu)勢(shì)。通過(guò)對(duì)興隆大橋設(shè)計(jì)的介紹，希望為鋼管混凝土拱橋的應(yīng)用和發(fā)展提供參考。相信興隆大橋的建成將為義烏增添一道亮麗的風(fēng)景。

［1］ 陳寶春．鋼管混凝土拱橋［M］．第2版．北京:人民交通出版社，2007．

［2］ 范立礎(chǔ)，顧安邦．橋梁工程［M］．北京:人民交通出版社，2000．