小跨徑剛架橋設(shè)計(jì)及施工應(yīng)用探討

謝軍輝

摘要：小跨徑剛架橋具有跨度靈活、造價(jià)低廉、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，在工程中得到了普遍應(yīng)用。文章結(jié)合路網(wǎng)中某項(xiàng)目剛架橋的實(shí)際情況，分別從設(shè)計(jì)和施工的角度，對(duì)剛架橋進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和施工應(yīng)用探討，對(duì)類(lèi)似工程可具有參考意義。

關(guān)鍵詞：小跨徑；剛架橋；結(jié)構(gòu)分析；施工應(yīng)用

前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市規(guī)模的擴(kuò)大，道路路網(wǎng)越來(lái)越密集，道路上橋涵的結(jié)構(gòu)形式也越來(lái)越多樣化。當(dāng)?shù)缆房缭綔锨r(shí)，一般可有以下三種結(jié)構(gòu)形式可以選擇：方案一采用簡(jiǎn)支梁橋，簡(jiǎn)支梁橋梁部一般采用標(biāo)準(zhǔn)跨，有16m、20m、25m、30m等，如果跨越的溝渠寬度較小，且凈高受限時(shí)，采用簡(jiǎn)支梁橋方案造價(jià)較高，不經(jīng)濟(jì)；方案二采用蓋板涵或者框架涵，蓋板涵或者框架涵有基礎(chǔ)或者底板，施工基礎(chǔ)時(shí)挖方較大，對(duì)于過(guò)水溝渠需要進(jìn)行臨時(shí)改溝；蓋板涵或者框架涵跨徑較小，一般不大于5m，不能滿足更大跨度的要求。方案三采用剛架橋，小跨徑剛架橋一般采用單跨或者多跨，單跨跨度一般不超過(guò)16m，基礎(chǔ)根據(jù)地質(zhì)情況采用明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)。小跨徑剛架橋具有跨徑靈活，造價(jià)低廉，施工方便等優(yōu)點(diǎn)，基底無(wú)底板，施工基礎(chǔ)時(shí)不需要大挖方和溝渠臨時(shí)改移等措施，因此具有較高的工程應(yīng)用價(jià)值。文章以某項(xiàng)目道路上的剛架橋?yàn)槔?，?duì)小跨徑剛架橋設(shè)計(jì)和施工應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 工程概況

本工程鄰近工業(yè)園區(qū)，有溝渠穿越，周邊燃?xì)狻⑹凸芫€錯(cuò)綜復(fù)雜，工程設(shè)計(jì)及施工干擾因素多。本項(xiàng)目為變更設(shè)計(jì)，原設(shè)計(jì)為一座雙孔5×4m的蓋板涵，基礎(chǔ)為整體式基礎(chǔ)，施工過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)一根燃?xì)夤芫€從涵位處穿過(guò)，因燃?xì)夤芫€無(wú)法改移，導(dǎo)致原設(shè)計(jì)蓋板涵基礎(chǔ)無(wú)法實(shí)施，故需要進(jìn)行變更設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)研究，方案變更為一孔9.0×3.8m剛架橋，橋位處溝渠寬度8.2m，且上下游溝渠已采用混凝土護(hù)面，剛架橋孔徑采用9m，橋兩端與既有溝渠順接，保證了水流的平順性，剛架橋基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，避免了大方挖和燃?xì)夤芫€的遷改。

剛架橋軸線與線路中心線正交，主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）道路等級(jí)：城市次干路；

（2）設(shè)計(jì)荷載：汽車(chē)荷載：城-A級(jí)，人群荷載：3.5KN/m2；

（3）行車(chē)速度：40km/h；

（4）標(biāo)準(zhǔn)路幅組成：0.5m欄桿+3.5m人行道+15m車(chē)行道+3.5m人行道+0.5m欄桿；

（5）地震動(dòng)峰值加速度：0.05g，地震特征周期0.35秒；

2 剛架橋設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)分析

2.1剛架橋設(shè)計(jì)

剛架橋箱體采用C40鋼筋混凝土，抗?jié)B等級(jí)為P8。剛架橋跨徑為9m，凈高3.8m，頂板厚0.7m，邊墻厚0.7m，頂板與邊墻處設(shè)置1.5×0.5m梗斜，邊墻底設(shè)置1.5m厚承臺(tái)，每側(cè)邊墻承臺(tái)以下采用6根直徑為1m的鉆孔灌注樁。為防止結(jié)構(gòu)不均勻沉降，在道路中心線處設(shè)置3cm的沉降縫。人行道以下頂板采用1m寬懸臂，以減少基礎(chǔ)尺寸。

橋位場(chǎng)地內(nèi)地層自上而下為第四系全新統(tǒng)人工填土、淤泥層、粉砂土和侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組（J3p）粉砂質(zhì)泥巖組成，中分化粉砂質(zhì)泥巖基本承載力容許值σ0=600kpa，基礎(chǔ)按嵌巖樁設(shè)計(jì)，樁底嵌入中風(fēng)化泥巖不小于3m。

為防止沖刷，剛架橋箱內(nèi)及出入口范圍采用C20混凝土進(jìn)行河床鋪砌，鋪砌兩端設(shè)置垂裙，剛架橋橋面人行道外側(cè)設(shè)置欄桿。

2.2結(jié)構(gòu)分析

采用Midas Civil 2019按板單元建立三維實(shí)體模型，對(duì)剛架橋箱體的強(qiáng)度和裂縫進(jìn)行檢算。模型中，為了較為準(zhǔn)確的模擬出樁基礎(chǔ)的邊界條件，樁土作用參考類(lèi)似工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，將樁基與土體連接邊界條件用等效土彈簧進(jìn)行模擬，土彈簧的剛度根據(jù)土層特性按“m”法進(jìn)行計(jì)算確定。

通過(guò)實(shí)體模型分析，在承載能力極限狀態(tài)下，最大正彎矩處位于頂板跨中，最大彎矩為419KN·m，結(jié)構(gòu)抗力為642KN·m，最大負(fù)彎矩位于頂板與邊墻梗斜處，最大彎矩為377 KN·m，結(jié)構(gòu)抗力為1948 KN·m，截面強(qiáng)度滿足規(guī)范要求；在正常使用極限狀態(tài)下，頂板跨中最大裂縫為0.11mm，頂板與邊墻的梗斜處，最大裂縫為0.08mm，裂縫寬度均滿足規(guī)范要求。

3 剛架橋施工應(yīng)用

3.1樁基礎(chǔ)施工

樁基施工中常用的成孔方法有人工挖孔和機(jī)械鉆孔，人工挖孔樁適用于地下水位較深或無(wú)地下水、樁徑直徑不小于1.2m的樁。機(jī)械鉆孔常用有沖擊鉆和旋挖鉆成孔，沖擊鉆適用于各種地質(zhì)，但施工噪音大，震動(dòng)大，需要有泥漿護(hù)壁，對(duì)周邊環(huán)境影響較大；旋挖鉆適用于軟質(zhì)巖層及各種土層，施工速度快，噪音小，震動(dòng)小，對(duì)周邊環(huán)境影響較小。本項(xiàng)目在村鎮(zhèn)附近，周邊廠房林立，且燃?xì)?、給水管線錯(cuò)綜復(fù)雜，采用旋挖鉆機(jī)成孔。

樁基成孔以后，應(yīng)及時(shí)下鋼筋籠，澆筑樁基水下混凝土。水下混凝土采用導(dǎo)管法灌注，澆筑前應(yīng)對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行密閉性實(shí)驗(yàn)。水下混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑，中途不宜停頓，并應(yīng)盡量縮短拆除導(dǎo)管的間斷時(shí)間，保證每根樁在配合比設(shè)定的初凝時(shí)間內(nèi)澆筑完成。澆筑過(guò)程中，應(yīng)勤量測(cè)，勤拆管，始終保證導(dǎo)管埋深在混凝土面一下2～6m范圍，同時(shí)應(yīng)采取措施，防止鋼筋籠上浮。

3.2箱體施工

樁基承臺(tái)施工完畢后，再施工剛架橋邊墻及頂板，邊墻鋼筋綁扎和混凝土澆筑可以和現(xiàn)澆支架搭設(shè)同步進(jìn)行。剛架橋箱體頂板應(yīng)選擇在枯水期，基底硬化后搭設(shè)滿堂支架，現(xiàn)澆施工。河道清淤后，換填30cm厚碎石墊層，然后順著溝渠方向澆筑30（寬）×20cm（高）的C20混凝土條形基礎(chǔ)，條形基礎(chǔ)之間間距1.5m，方便水從條形基礎(chǔ)之間通過(guò)，條形基礎(chǔ)作為支架的基礎(chǔ)。支架搭設(shè)完畢后，對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓，應(yīng)滿足相關(guān)要求。

澆注箱身混凝土一般可分兩階段施工，先澆注兩邊墻至下梗肋頂部，當(dāng)邊墻混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%后，再綁扎上部鋼筋，澆注頂板混凝土，邊墻與頂板砼接榫處必須鑿毛，清洗干凈，先涂純水泥漿，再澆上部混凝土。注意頂板混凝土必須一次澆注，各邊墻的施工縫適當(dāng)錯(cuò)開(kāi)，避免在同一水平面上。

3.3施工質(zhì)量控制

剛架橋施工，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施工質(zhì)量的控制，可以從以下幾個(gè)方面著手：

（1）加強(qiáng)對(duì)燃?xì)夤芫€的物探工作，應(yīng)探明燃?xì)夤芫€的走向及標(biāo)高，調(diào)查清楚管線的產(chǎn)權(quán)單位，施工過(guò)程中，應(yīng)采取措施，確保施工安全，避免事故發(fā)生。

（2）施工鉆孔樁時(shí)，應(yīng)采取必要的措施，防止涌砂和坍孔現(xiàn)象。鉆孔至設(shè)計(jì)高程經(jīng)檢查后，即進(jìn)行清孔灌注，并確保清底及成樁質(zhì)量。

（3）橋體澆注應(yīng)嚴(yán)格按相關(guān)規(guī)程、規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)圖要求。施工用水及混凝土粗細(xì)骨料均應(yīng)按要求做理化檢驗(yàn)，不得采用侵蝕性水及具有侵蝕性的骨料。

（4）澆注混凝土前要檢查所有預(yù)埋件是否齊全，位置是否正確，如有移動(dòng)應(yīng)及時(shí)校正，接長(zhǎng)主鋼筋時(shí)，接頭采用閃光對(duì)焊，并須進(jìn)行縱向打磨加工。

4 結(jié)語(yǔ)

在道路路網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，線路穿越的地形、河道、障礙物是復(fù)雜的、多樣的，當(dāng)?shù)缆房缭綔锨蛘咂渌系K物的寬度在6～16m之間時(shí)，采用剛架橋的結(jié)構(gòu)形式是可行的。小跨徑剛架橋具有跨徑靈活，造價(jià)低廉，施工簡(jiǎn)單，不需要特殊設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)，基底無(wú)底板，施工基礎(chǔ)時(shí)不需要大挖方和溝渠臨時(shí)改移等措施，在工程建設(shè)中可積極推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]歐陽(yáng)平，林云，張曉宇.預(yù)應(yīng)力混凝土單跨門(mén)式剛架橋設(shè)計(jì)研究[J].西部交通科技，2016（5）：71-74.

[2]陳中治，王敏.山區(qū)中小跨徑橋梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].中外公路，2013（2）：180-184.

[3]JTG 3362-2018 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4]JTG D63-2007 公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

（作者單位：中鐵二院（成都）建設(shè)發(fā)展有限責(zé)任公司）