淺談岷江二橋拓寬鋼筋混凝土拱橋施工

王春學(xué)WANG Chun-xue；楊昊YANG Hao

（①中交第三公路工程局有限公司，重慶401147；②中交二公局第一公路工程有限公司，武漢430056）

1 工程概況

樂山岷江二橋拓寬部分橋梁全長666.9m，跨徑布置為：2×30m（引橋）+7×70m（主橋）+2×30m（引橋）。橋梁主拱凈跨為70m的鋼筋混凝土箱形拱橋，全橋共11跨，設(shè)7孔70m主拱和4孔30m腹拱。主拱圈拱軸線為懸鏈線，凈跨度為70m，凈矢高為8.75m，矢跨比為1/8，拱軸系數(shù)為2.814。拱圈的總高度為130cm，拱箱頂?shù)装搴窬鶠?0cm（拱腳段加厚到30cm），邊腹板厚30cm，中腹板厚25cm。新建拱圈頂面全寬13.1m。拱圈在拱上側(cè)墻位置設(shè)置一道厚70cm的橫隔板。主拱圈上腹拱采用凈跨為4.5m的圓弧拱，拱圈厚為25cm。邊腹拱和第四孔腹拱設(shè)計為三鉸拱。拱上采用墻式立柱，厚度為70cm。

2 設(shè)計方案的優(yōu)化

2.1 拱橋的設(shè)計特點 拱橋設(shè)計外形宏偉壯觀，且經(jīng)久耐用。拱式橋梁在豎向荷載作用下，支撐處不僅有豎向反力，還有水平推力，由于這個水平推力使拱體內(nèi)的彎矩大為減小。拱橋的主要承重結(jié)構(gòu)是拱圈（或拱肋）。拱橋在豎向荷載作用下，橋墩或橋臺將同時承受垂直力和水平推力，這樣兩端支撐處出有豎向反力外，還產(chǎn)生水平反推力。水平反推力將顯著抵消荷載所引起的主拱圈（或拱肋）內(nèi)的彎矩。

2.2 設(shè)計方案 設(shè)計圖紙施工方案主拱圈采用拱架施工，附拱圈采用滿堂支架或拱架施工，為平衡裸拱水平推力對橋墩的影響，在施工中設(shè)置臨時鋼絞線拉索體系，拉索采用8-8φ15.24鋼絞線，待全橋合攏后放松拉索。至少在后續(xù)有兩孔未合攏前不得施工主拱圈的拱上建筑。經(jīng)分析原設(shè)計施工方案施工周期較長，工藝繁瑣，安全隱患難以預(yù)防，耗用資金龐大。

根據(jù)拱橋的設(shè)計特點、受力情況、拱橋的相關(guān)規(guī)范要求，結(jié)合我部多年的施工經(jīng)驗，并采用Midas Civil大型有限元分析軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，對拱圈的整體驗算，提出優(yōu)化方案，即采用滿堂支架施工，并將原施工方案步驟進(jìn)行優(yōu)化，取消了主拱圈及腹拱圈在施工中設(shè)置臨時8-8φ15.24鋼絞線拉索體系及拱架施工，現(xiàn)主拱圈采用滿堂支架施工，施工順序優(yōu)化為：先施工5、6、7主拱圈—8、9主拱圈—3、4主拱圈—1、2附拱—10、11附拱。

3 結(jié)構(gòu)分析及驗算

3.1 拱圈內(nèi)力計算 施工階段驗算裸拱施工下拱圈的強度及穩(wěn)定性。主拱圈截面為單箱五室箱型截面，截面在拱腳段局部加厚，截面配筋分為三種形式，拱腳段、拱頂段、其他段配筋各不相同，驗算正截面強度時需分別驗算，抗剪鋼筋配置一致，附拱拱圈為矩形截面，各斷面尺寸、配筋均一致。內(nèi)力分析和計算結(jié)果見表1、2所示。

表1 施工階段拱圈內(nèi)力計算結(jié)果匯總表

表2 施工階段拱圈剪力計算結(jié)果匯總表

3.2 拱圈強度驗算

3.2.1 拱腳段正截面驗算

最大彎矩：

截面受力性質(zhì)：下拉偏壓

內(nèi)力描述：

Nj=2.73e+04kN，Qj=0.0kN，Mj=1.41e+04kN-m

截面抗力：NR=1.31e+05kN＞=Nj=2.73e+04kN（滿足）

最大軸力：

截面受力性質(zhì)：下拉偏壓

內(nèi)力描述：

Nj=5.9e+04kN，Qj=0.0kN，Mj=1.33e+04kN-m

截面抗力：NR=1.87e+05kN＞=Nj=5.9e+04kN（滿足）

3.2.2 拱頂段正截面驗算

截面受力性質(zhì)：下拉偏壓

內(nèi)力描述：

Nj=5.44e+04kN，Qj=0.0kN，Mj=8.87e+03kN-m

截面抗力：NR=1.44e+05kN＞=Nj=5.44e+04kN（滿足）

3.2.3 其余段正截面驗算

截面受力性質(zhì)：下拉偏壓

內(nèi)力描述：

Nj=5.86e+04kN，Qj=0.0kN，Mj=1.16e+04kN-m

截面抗力：NR=1.3e+05kN＞=Nj=5.68e+04kN（滿足）

3.2.4 斜截面抗剪驗算

①計算是否需驗算斜截面抗剪承載力：

γ0Vd≤0.5×10-3α2ftdbh0

左邊=2910.7＞右邊=1636.8（需要驗算）

②驗算：

表3 計算參數(shù)表

左邊=2910.7＜右邊=6399.4（截面滿足）

斜截面抗剪應(yīng)滿足：γ0Vd≤Vcs+Vsb+Vpb

Vsb=0（普通彎起鋼筋抗剪承載力設(shè)計值，本橋拱圈無彎起鋼筋）

Vpb=0（預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋抗剪承載力設(shè)計值，本橋無預(yù)應(yīng)力鋼筋）

左邊=2910.7＜右邊=7128.3（滿足）

經(jīng)驗算主拱圈內(nèi)力、強度等各項指標(biāo)都滿足采用滿堂支架施工要求，故將原設(shè)計施工方案進(jìn)行了上述優(yōu)化。

4 結(jié)論

通過實際施工驗證了經(jīng)優(yōu)化的施工方案從各方面是可行和有效的，從施工角度考慮，施工方便快捷、方案合理；從技術(shù)角度考慮，滿堂支架施工工藝較成熟，安全隱患較低；從工期角度考慮，整座拱橋主拱圈施工在汛期來臨前可以完成，整個合同工期可提前3到4個月完成；從經(jīng)濟(jì)角度考慮，采用滿堂支架施工與采用8-8φ15.24鋼絞線拉索體系及拱架施工相比，經(jīng)濟(jì)上可節(jié)省約1000萬元。

[1]JTG D60-2004，公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范[S].

[2]JTG D61-2005，公路圬工橋涵設(shè)計規(guī)范[S].

[3]JTG D62-2004，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范[J].