暗埋系桿景觀拱橋的設(shè)計(jì)

余韜

摘 要：江浙一帶的景觀拱橋較多，由于江浙一帶多數(shù)地區(qū)巖層埋置較深，如果橋梁的矢跨比較小，則表層軟土難以承受如此大的拱腳推力。如果要平衡拱腳推力，按常規(guī)做法一是做大體積的摩阻板，耗費(fèi)巨大；二是做系桿拱橋，這種做法往往難以符合傳統(tǒng)拱橋的景觀要求，同時(shí)系桿拱的吊桿往往費(fèi)用高昂，養(yǎng)護(hù)的代價(jià)也很大，文章提出暗埋式系桿，僅平衡拱腳推力。

關(guān)鍵詞：暗埋系桿；小矢跨比；景觀拱橋

1 工程概況

第九屆江蘇省園藝博覽會(huì)博覽園中有較多的景觀拱橋，景觀設(shè)計(jì)混入了傳統(tǒng)蘇式元素和現(xiàn)代元素，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要滿足景觀設(shè)計(jì)的要求。1號(hào)橋和2號(hào)橋位于展園的東入口，靠近檢票口，其地位顯得尤為重要。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

橋梁全長55m，橋面布置為0.5m（護(hù)欄）+1.5m（人行道）+6m（行車道）+0.5m（護(hù)欄）=8.5m。

上部結(jié)構(gòu)為跨徑46m的鋼筋混凝土實(shí)腹式拱橋。拱圈厚80cm，寬830cm，拱軸線矢高5.75m，跨度46m，矢跨比為1：8。橋面鋪裝為4cmAC-13瀝青砼+8cmAC-20瀝青砼+防水層+8cm厚C40現(xiàn)澆混凝土。橋面橫坡單向1.5%，通過拱上填料形成。拱圈采用滿堂支架現(xiàn)澆。橋面采用鑄造石護(hù)欄，側(cè)面用花崗巖板作為飾面。

下部結(jié)構(gòu)為座板臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。單個(gè)橋臺(tái)承臺(tái)長10m，寬6.25m，高2.906m，每個(gè)橋臺(tái)設(shè)6根1.5m直徑鉆孔灌注樁，樁基間距3.75m，樁長45m。承臺(tái)及拱圈上設(shè)C30鋼筋混凝土擋墻，擋墻頂寬0.4m，內(nèi)側(cè)坡度為2.5：1，外側(cè)豎直。

為抵抗水平推力，在兩橋臺(tái)之間對(duì)應(yīng)每排樁基的位置設(shè)三道預(yù)應(yīng)力混凝土系梁，每個(gè)系梁寬1.2m，高1.5m，內(nèi)設(shè)4束9？準(zhǔn)s15.2（N1鋼束）和2束11？準(zhǔn)s15.2（N2鋼束）預(yù)應(yīng)力鋼絞線，系梁預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)對(duì)稱進(jìn)行，單個(gè)系梁內(nèi)預(yù)應(yīng)力先張拉中間束，再同時(shí)張拉上下緣鋼束。因系梁較長，為防止系梁因土壤蠕變產(chǎn)生沉降，順橋向每隔7m設(shè)置一根1.2m直徑的灌注樁。系梁采用C40水下混凝土，外裹三油二氈防水，在系梁與承臺(tái)交接部位應(yīng)延伸至承臺(tái)表面1m。

3 施工步驟

橋梁的設(shè)計(jì)施工步驟如下：

（1）施工樁基、承臺(tái)（含拱座），注意預(yù)留擋墻和拱圈預(yù)埋鋼筋。

（2）施工系梁，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值90%，彈性模量達(dá)到100%

且養(yǎng)生不少于10天后張拉預(yù)應(yīng)力N2。

（3）滿堂支架施工拱圈，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值90%，彈性模量達(dá)到100%且養(yǎng)生不少于10天后從跨中向兩邊對(duì)稱卸架，支架卸除宜分兩次進(jìn)行，第一次先從跨中對(duì)稱向兩端松一次架，然后再從跨中對(duì)稱向兩端卸除，以防過大沖擊；脫架后拱圈撓度為9mm，如發(fā)生異常，應(yīng)找到原因后方可進(jìn)行下道工序。

（4）張拉系梁N1鋼束。

（5）臺(tái)后用6%灰土回填，分層壓實(shí)，壓實(shí)度不少于94%。

（6）施工拱上擋墻和拱腔填料，施工橋面系。

4 計(jì)算分析過程

橋梁采用整體建模，拱圈、承臺(tái)、系桿設(shè)置為固結(jié)。上部結(jié)構(gòu)靜力分析采用平面桿系有限元程序進(jìn)行計(jì)算。分別包括施工過程中、成橋狀態(tài)下恒載、活載、預(yù)應(yīng)力、混凝土收縮徐變（按3650天計(jì)）、溫度變化（升、降溫各按25℃計(jì)，梯度溫差按規(guī)范取值）等荷載作用的計(jì)算。不考慮支座不均勻沉降。計(jì)算中按有關(guān)規(guī)范規(guī)定對(duì)各種荷載進(jìn)行不同的荷載組合，對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算。

（1）系梁按部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件設(shè)計(jì)。

（2）橋面現(xiàn)澆混凝土、瀝青混凝土鋪裝層和護(hù)欄均作為全部二期恒載考慮。

（3）預(yù)應(yīng)力筋的有效長度包括預(yù)應(yīng)力筋的傳力、錨固長度。

（4）支點(diǎn)位置有較大的水平力，靠臺(tái)后摩阻板的摩阻力和臺(tái)后被動(dòng)土壓力與臺(tái)前主動(dòng)土壓力的差值平衡拱腳的推力，臺(tái)后回填土的內(nèi)摩擦角為20度。

（5）樁基礎(chǔ)按摩擦樁設(shè)計(jì)，內(nèi)力按m法計(jì)算。

經(jīng)過計(jì)算，橋梁的各個(gè)構(gòu)件的極限強(qiáng)度均可以滿足使用要求。系桿在長期效應(yīng)組合下，未出現(xiàn)拉應(yīng)力；在短期效應(yīng)組合下最大拉應(yīng)力為0.25MPa，梁體抗裂性滿足規(guī)范對(duì)于A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的要求。拱圈在短期效應(yīng)組合下的最大計(jì)算裂縫寬度為0.12mm，滿足規(guī)范要求。

5 結(jié)束語

由于本橋矢跨比小，計(jì)算所得的拱腳推力達(dá)到16200kN，采用常規(guī)方法平衡拱腳推力需要至少1300立方米的圬工，代價(jià)過大。因此設(shè)置暗埋式系桿，既可以平衡拱腳推力，也不破壞景觀要求的外觀形態(tài)。本項(xiàng)目現(xiàn)已完工，既滿足了景觀設(shè)計(jì)的要求，也節(jié)約了造價(jià)，同時(shí)也將后期的維護(hù)成本大為降低。

參考文獻(xiàn)

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