上杭縣南門大橋主橋拱肋施工方案比較

■邱招選

(上杭縣公路工程管理站，上杭 364200)

1 工程概況

南門大橋是上杭城區(qū)建設(shè)路上連接中心區(qū)與南崗區(qū)的重要過江通道?，F(xiàn)存南門大橋已屬危橋，因此修建新的南門大橋是改善道路交通環(huán)境，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要工程。南門大橋位于城市景觀軸線和規(guī)劃中的城市中心區(qū)“臨江廣場”，同時(shí)也是汀江沿岸景觀帶上的重要節(jié)點(diǎn)，橋梁景觀要求很高。

上杭南門大橋由主橋及南、北引橋構(gòu)成，主橋?yàn)榭缍?80m 中承式拱橋，設(shè)計(jì)為有推力結(jié)構(gòu)，采用大直徑鉆孔灌注直樁基礎(chǔ)；南引橋?yàn)?×19m 預(yù)應(yīng)力空心板橋，北引橋?yàn)?×19m 預(yù)應(yīng)力空心板橋。標(biāo)準(zhǔn)段橋梁寬度按遠(yuǎn)期交通量設(shè)置為雙向六車道+兩側(cè)各1.5m 非機(jī)動(dòng)車道+兩側(cè)各2.5m 人行道，橋面全寬為31m。主橋拱肋跨度180m，采用變截面鋼筋混凝土箱形結(jié)構(gòu)，其中兩側(cè)各15m(縱向水平距離)為實(shí)心斷面，寬2.5m，高由6.0m 至4.5m；拱肋跨中段120m(縱向水平距離)為等高混凝土箱形斷面，寬為2.5m，高為3m，其余拱肋為變高度混凝土箱形斷面，寬為2.5m，高由4.5m 至3.0m。

2 拱肋施工方案比較

對(duì)于大跨度混凝土拱橋，常見的施工方法有預(yù)制拼裝法，勁性骨架分層澆注法及轉(zhuǎn)體施工法，上述方法適用性不同，且在我國也均有較多的成功先例。

預(yù)制拼裝法特點(diǎn)：在預(yù)制廠將拱肋化整為零，分段進(jìn)行預(yù)制，然后利用纜索吊機(jī)或支架拼裝成為整體。

勁性骨架分層澆注法特點(diǎn)：利用型鋼或鋼管根據(jù)設(shè)計(jì)線形及尺寸制成，并安裝就位形成鋼骨架，然后用系吊在鋼骨架上的吊籃分層、逐段澆注混凝土形成鋼筋混凝土拱肋。

轉(zhuǎn)體施工法特點(diǎn)：將拱圈或整個(gè)上部結(jié)構(gòu)分為兩個(gè)半跨，分別在河流兩岸利用地形或簡單支架現(xiàn)澆或預(yù)制裝配成半拱，然后利用動(dòng)力裝置將其兩半跨拱體轉(zhuǎn)動(dòng)至橋軸線位置合龍成拱。

上述三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，在上杭南門大橋均有實(shí)現(xiàn)的可能?，F(xiàn)將三種方法的優(yōu)缺點(diǎn)及綜合費(fèi)用列表1 所示。

通過上述比較，推薦采用勁性骨架分層澆注法施工拱助。

3 勁性骨架拼裝方案比較

上杭南門大橋主跨180m，由于場地條件較好，非汛期汀江流量不大，因此兩側(cè)各15m(水平距離)采用滿堂支架法澆注，中間150m(水平距離)設(shè)置鋼管混凝土勁性骨架。其中勁性骨架弦桿采用φ450×14mm，腹桿及上、下平聯(lián)根據(jù)部位分別采用L125×10 或L75×10，大橋勁性骨架共用鋼材約285t。拱助勁性骨架設(shè)置圖見圖1 和圖2。

圖1 拱肋勁性骨架設(shè)置圖(單位：m)

表1 拱肋施工方法比較表

圖2 標(biāo)準(zhǔn)斷面勁性骨架設(shè)置圖

對(duì)于采用勁性骨架施工的拱橋，勁性骨架的拼裝可采用少支架提升法或纜索吊裝法，上述兩種方法對(duì)于上杭南門大橋均可行。下面詳細(xì)介紹兩種拼裝方案。

3.1 少支架提升法

根據(jù)主拱圈勁性骨架的架設(shè)需要及施工步驟，將主拱勁性骨架分為三段獨(dú)立吊裝就位，每段重量約為50t，并設(shè)置段間合攏段。

單片拱肋勁性骨架沿順橋向總共設(shè)置6 組臨時(shí)支墩，臨時(shí)支墩采用三角形結(jié)構(gòu)形式，在三角形三個(gè)角點(diǎn)部位設(shè)置立柱，立柱之間采用型鋼制作平聯(lián)結(jié)構(gòu)。立柱材料為Φ529×6.5mm 鋼管加工制作，穩(wěn)定平聯(lián)及斜撐采用[12 加工制作。穩(wěn)定平聯(lián)及斜撐按照2.5m 間隔加工制作，相鄰兩組三角墩凈空為3m。

該支墩既充當(dāng)勁性骨架分段提升的提升點(diǎn)，也充當(dāng)勁性骨架精確定位、拱軸線調(diào)整的臨時(shí)結(jié)構(gòu)。臨時(shí)支墩分布于主拱圈勁性骨架兩側(cè)，在順橋向臨時(shí)支墩的里程位置，沿橫橋向設(shè)置兩個(gè)三角墩形成一組臨時(shí)支墩。臨時(shí)支墩布置圖見圖3 和圖4。

圖3 臨時(shí)墩斷面圖(單位：mm)

圖4 臨時(shí)墩立面布置圖(單位：cm)

勁性骨架拼裝完畢后，臨時(shí)墩與勁性骨架豎向脫開。此時(shí)臨時(shí)支墩僅為方便施工，保證勁性骨架橫向穩(wěn)定性設(shè)置，不再承擔(dān)豎向荷載。為保證臨時(shí)墩的橫向穩(wěn)定性，在勁性骨架提升到位后，兩對(duì)應(yīng)三角支架間設(shè)置平聯(lián)，形成整體，并應(yīng)在支墩頂部與勁性骨架間設(shè)置橫、縱橋向的限位措施。

3.1.1 方案優(yōu)點(diǎn)

(1)充分利用了汀江在非汛期流量小，且場地條件佳的優(yōu)勢，工程投入小。

(2)勁性骨架采用支架提升、拼接，施工難度小，拼接質(zhì)量易于保證。3.1.2 方案缺點(diǎn)

(1)勁性骨架合攏完畢，拱肋混凝土澆注過程中僅能通過支架位置設(shè)置千斤頂，對(duì)拱肋線形微調(diào)，拱肋施工必須嚴(yán)格管理，精心控制，成拱線形方可滿足設(shè)計(jì)要求。

(2)拱肋施工過程無便捷的材料運(yùn)輸通道，施工時(shí)需投入較大人力，且對(duì)施工速度有一定影響。

(3)無專業(yè)的吊裝手段，拱肋橫撐，吊桿橫梁等構(gòu)件需通過設(shè)置拱肋吊裝設(shè)備等方式實(shí)現(xiàn)。

3.2 纜索吊裝法

根據(jù)主拱圈勁性骨架的架設(shè)需要及施工步驟，將主拱勁性骨架分為10 段獨(dú)立吊裝就位，每段重量約為15t，在跨中設(shè)置合攏段。

勁性骨架拼裝時(shí)，每一段前端設(shè)置一道扣索，利用扣索調(diào)整勁性骨架線形。勁性骨架合攏后，扣索放松，混凝土澆注過程中，如拱肋線形偏離設(shè)計(jì)時(shí)，通過張拉相應(yīng)扣索調(diào)整。

3.2.1 方案優(yōu)點(diǎn)

(1)拱肋混凝土澆注過程中可通過斜拉扣索調(diào)整拱肋線形，成拱線形易保證。

(2)纜索吊機(jī)可提供便捷的材料運(yùn)輸通道，可節(jié)約施工人力，施工速度較快。

(3)拱肋橫撐，吊桿橫梁可利用纜索吊機(jī)安裝就位。

3.2.2 方案缺點(diǎn)

(1)纜索吊機(jī)規(guī)模大，投入高。

(2)勁性骨架利用纜索吊機(jī)吊裝，利用斜拉扣索調(diào)整線形，施工難度大，施工控制難度大。

圖5 纜索吊立面布置圖

3.3 方案比較

少支架提升法及纜索吊裝法均可滿足拱肋勁性骨架拼接要求，且各有優(yōu)、缺點(diǎn)，現(xiàn)列表2 所示。

表2 勁性骨架安裝方法比較表

4 結(jié)束語

南門大橋拱肋施工方案的進(jìn)一步設(shè)計(jì)優(yōu)化，使拱肋混凝土澆注過程中能通過斜拉扣索對(duì)成拱線形進(jìn)行調(diào)整，在線型上達(dá)到設(shè)計(jì)最優(yōu)的效果。

綜合兩種安裝方法優(yōu)缺點(diǎn)，纜索吊裝法工程造價(jià)雖比少支架提升法高70 萬元，但是主拱肋施工采用纜索吊裝法，既可滿足通航凈距及凈高要求，又避免了采用少支架提升法無法在施工中進(jìn)一步控制拱肋線型等，是跨越航道拱橋的一種經(jīng)濟(jì)安全、技術(shù)可靠的施工方法，可保證主拱肋安裝合龍后精度達(dá)到規(guī)范規(guī)定值。

[1]于濤.大跨度鋼管混凝土拱橋主拱肋灌注施工[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2006(11).

[2]韓牛牛.1-128m 跨鋼箱系桿拱橋架設(shè)施工工藝[J].鐵道建筑技術(shù),2011(S1).

[3]陳寶春.鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)與施工,鋼管混凝土拱橋?qū)嵗?一),桿系與箱形梁橋結(jié)構(gòu)分析及程序設(shè)計(jì)等,北京：人民交通出版社.