復(fù)雜條件下大跨度系桿拱橋現(xiàn)澆及拼裝支架設(shè)計(jì)

王日照

摘要：淄博高新區(qū)西五路跨濟(jì)青高速公路大橋主橋?yàn)樾笨肯鲁惺较禇U拱橋，跨徑達(dá)110m，且橋下跨越高速公路、河流及既有橋梁，復(fù)雜的地形條件給支架的設(shè)計(jì)及施工帶來(lái)很大難度。施工中通過(guò)針對(duì)性的的臨時(shí)支架設(shè)計(jì)，最終克服地形復(fù)雜、跨徑大、拱肋結(jié)構(gòu)數(shù)量多且吊裝困難等難題，圓滿(mǎn)完成施工任務(wù)，對(duì)類(lèi)似項(xiàng)目具有較強(qiáng)借鑒意義。

Abstract： The main bridge of the cross-Jiqing expressway bridge of Xiwu Road in Zibo High-tech Zone is a diagonally-supported tie-bar arch bridge with a span of 110m， and the bridge crosses the expressway， river and existing bridges， and the complex terrain conditions bring great difficulty to the design and construction of the bracket. Through the targeted temporary support design during construction， the problems of complex terrain， large span， large number of arch rib structures and difficult lifting are finally overcome， and the construction tasks are successfully completed， which has a good reference for similar projects.

關(guān)鍵詞：系桿拱;跨高速公路;跨河流;跨既有橋梁;支架設(shè)計(jì)

Key words： tie-bar arch;cross-expressway;cross-river;cross-over existing bridge;bracket design

中圖分類(lèi)號(hào)：U445.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）13-0105-04

1 ?工程概況

淄博高新區(qū)西五路跨濟(jì)青高速橋?yàn)樾陆缭綕?jì)青高速路橋梁，全橋長(zhǎng)420.54m，跨徑布置為4×30+（32.24+110+32.24）+4×30m，橋面全寬主橋?yàn)?4m，引橋?yàn)?0m，無(wú)中間隔離，橋梁面積13094.2m2。主橋?yàn)槔碚撚?jì)算跨徑110m的斜靠式下承式系桿拱橋，主橋拱部設(shè)計(jì)為四榀拱肋，兩榀主拱+兩榀穩(wěn)定拱。

主橋跨越豬龍河、豬龍河橋、濟(jì)青高速公路。濟(jì)青高速公路為雙向四車(chē)道，路基單幅凈寬11.5m，車(chē)輛行駛速度限速120km/h，為山東省一條重要交通干道，車(chē)輛通行量較大。按照濟(jì)青高速公路管理方的要求，竣工后橋下凈空不小于6m（見(jiàn)圖1）。

2 ?總體施工方案

主橋系梁及橫梁混凝土采用現(xiàn)澆法施工，主拱及穩(wěn)定拱節(jié)段采用工廠(chǎng)制造，原位安裝施工。

為保證系梁及橫梁施工，需要搭設(shè)整體性臨時(shí)支架，用于混凝土現(xiàn)澆及拱肋拼裝。由于主橋同時(shí)跨越豬龍河、豬龍河橋、濟(jì)青高速公路，必須根據(jù)具體部位分別確定支架設(shè)計(jì)及方案，以保證河道正常流水、濟(jì)青高速安全通行。

臨時(shí)支架的設(shè)計(jì)及施工是一般系桿拱橋質(zhì)量及安全控制的重點(diǎn)，特別是本橋跨越高速公路、河流及既有橋梁，現(xiàn)場(chǎng)條件及其復(fù)雜，施工難度大，安全風(fēng)險(xiǎn)高，給支架設(shè)計(jì)及施工帶來(lái)很大難度。

3 ?支架設(shè)計(jì)思路

在濟(jì)青高速南側(cè)，主橋位于豬龍河河道內(nèi)，該區(qū)域系梁長(zhǎng)度約51m。豬龍河橋是豬龍河穿越濟(jì)青高速公路的唯一水道，周?chē)痪邆涓暮訔l件，為保證河道水流通暢，不能將河道回填阻塞，臨時(shí)支架采用墩式支架，以減少阻水面積。考慮河道內(nèi)土質(zhì)較軟及施工條件限制，采用鉆孔樁基礎(chǔ)形式。

跨濟(jì)青高速行車(chē)道區(qū)域系梁長(zhǎng)度約27m，與路基斜交，左側(cè)系梁位于濟(jì)青高速路面上方，右側(cè)系梁位于豬龍河橋上方。豬龍河橋?yàn)榘辶?，設(shè)計(jì)荷載僅為高速公路車(chē)輛荷載，不能在橋面上搭設(shè)臨時(shí)支架，需要在橋兩側(cè)及中央分隔帶處設(shè)臨時(shí)支墩，并通過(guò)縱向臨時(shí)型鋼承擔(dān)橋梁施工荷載，形成跨越橋梁的門(mén)形支架;跨高速路面部位可搭設(shè)臨時(shí)墩，但臨時(shí)墩不能直接支撐在路面上，需要設(shè)置條形混凝土基礎(chǔ)，系梁下搭設(shè)型鋼梁。為保證高速公路車(chē)輛通行，通車(chē)孔凈高保證不小于5m，凈寬保證9.5m。

濟(jì)青高速北側(cè)主橋除右側(cè)部分系梁（長(zhǎng)度約16m）位于豬龍河道內(nèi)，其他均位于陸地上。陸地地基承載力170kPa，地基進(jìn)行硬化處理后可滿(mǎn)足滿(mǎn)堂支架施工要求。

4 ?支架設(shè)計(jì)方案

4.1 系梁支架設(shè)計(jì)

主橋共2根縱向系梁，間距27m，長(zhǎng)116.5m，矩形中空斷面，高2.5m，寬2m，結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)圖2。

4.1.1 濟(jì)青高速南側(cè)系梁支架

在濟(jì)青高速南側(cè)，系梁采用梁柱式支架。支架立柱采用貝雷立柱，縱梁采用貝雷連續(xù)梁，沿系梁長(zhǎng)度方向設(shè)置，左側(cè)系梁設(shè)置3跨，右側(cè)設(shè)置4跨，每跨長(zhǎng)度9m，貝雷片共計(jì)12片。系梁端構(gòu)件部分為變截面，高度由2.5m漸變到4m，寬度由2m漸變到2.8m。由于該段系梁荷載較大，貝雷梁增加到14片，跨度為9m。

系梁支架墩身采用鋼管或貝雷架。在6#墩墩柱處臨時(shí)墩采用2根D529×10mm螺旋鋼管;其它部位臨時(shí)墩由2榀貝雷立柱組成，每榀由3片貝雷通過(guò)支撐架連接，貝雷片立放，一般為3層。

貝雷立柱底部通過(guò)礎(chǔ)板連接到承臺(tái)上，頂部采用上頂梁連接，上頂梁規(guī)格通過(guò)計(jì)算確定，采用I25a工字鋼，上頂梁上方設(shè)置工字鋼及砂箱，用于支撐調(diào)整貝雷梁支架（見(jiàn)圖3）。

4.1.2 跨濟(jì)青高速系梁支架

主橋跨越濟(jì)青高速公路部分，左側(cè)跨過(guò)高速公路路面，右側(cè)跨過(guò)豬龍河橋。

左側(cè)跨路結(jié)構(gòu)的支架采用門(mén)型支架，路基橫向上設(shè)置跨度較大的梁，兩端設(shè)置支墩，用于承擔(dān)支架梁傳遞的荷載。為保證道路通行量和車(chē)輛安全，必須保證足夠的行車(chē)道寬度和高度。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，跨路支架凈空不小于5m，但成橋后系梁底至路面距離為6.14m，則支架結(jié)構(gòu)容許高度僅剩余114cm，再考慮模板方木高度20cm，則支架梁高度最大不超過(guò)94cm。根據(jù)計(jì)算，左側(cè)系梁采用1層8片HW400×400型鋼，右側(cè)系梁支架采用10片HM588×300型鋼，2#大橫梁采用4片雙層HW400×400型鋼，雙層H鋼采用斷續(xù)焊接在一起，凈高均能滿(mǎn)足要求。

右側(cè)系梁跨越豬龍河橋，受既有橋梁設(shè)計(jì)荷載限制，橋上不能設(shè)置臨時(shí)墩，根據(jù)該橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在橋梁外緣左右兩側(cè)及中央分隔帶處共設(shè)置3個(gè)臨時(shí)墩。兩側(cè)臨時(shí)墩均靠近橋梁護(hù)欄位置，南側(cè)采用4根D529×10mm螺旋鋼管，北側(cè)采用8片貝雷片立柱;豬龍河橋中央分隔帶寬度1m，分隔帶內(nèi)有高速公路通訊管線(xiàn)，寬度約40cm，僅在通訊管線(xiàn)與梁板之間留有2個(gè)約30cm的空檔，為保證通訊線(xiàn)路不中斷，在上述空檔部位設(shè)10根D219×8螺旋鋼管，分2排布置，每排5根，從通訊管道與梁板之間的空檔位置穿過(guò)（見(jiàn)圖4、圖5）。

4.1.3 濟(jì)青高速北側(cè)系梁支架

濟(jì)青高速以北左側(cè)系梁跨路基邊坡及陸地，右側(cè)系梁跨過(guò)豬龍河一角后進(jìn)入陸地，跨河道及邊坡部分系梁支架采用貝雷梁結(jié)構(gòu)，左側(cè)跨度9m，右側(cè)為2跨連續(xù)梁，每跨9m，梁部由12片貝雷片組成，墩身采用貝雷片立柱。

其他部位采用碗扣件式滿(mǎn)堂支架，其中系梁部位立桿間距為90×60cm，步距120cm。滿(mǎn)堂支架地基采用混凝土及碎石墊層進(jìn)行硬化處理。

4.1.4 臨時(shí)墩基礎(chǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì)幾種樁基礎(chǔ)的施工條件、受力性能、施工成本等綜合分析，臨時(shí)墩基礎(chǔ)選擇鉆孔灌注樁，旋挖鉆施工。每個(gè)墩有2根？準(zhǔn)80鉆孔灌注樁，樁頂設(shè)0.6cm厚承臺(tái)，長(zhǎng)寬為3.4×2.3m，樁基長(zhǎng)度根據(jù)臨時(shí)墩荷載確定，在20～31m之間，水中墩基礎(chǔ)加深至50m?？缰醒敕指魩痘A(chǔ)采用2個(gè)？準(zhǔn)150cm挖孔灌注樁，深度15.5m。施工時(shí)避開(kāi)豬龍河橋擴(kuò)大基礎(chǔ)，以免影響橋梁結(jié)構(gòu)。

4.2 端橫梁支架設(shè)計(jì)

主橋端橫梁用于連接系梁、承擔(dān)小箱梁荷載，高度3.6m，寬度5.4m，結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)圖6。

6#墩主墩端橫梁下方為豬龍河河道，為保證水流通暢，采用2根D529×10mm螺旋鋼管做臨時(shí)墩，支撐梁采用貝雷梁，共12片，跨度6m。鋼管底部支撐在承臺(tái)頂部，跨中部位設(shè)2根鉆孔灌注樁。7#墩端橫梁處于陸地上，地質(zhì)情況良好，采用碗扣式滿(mǎn)堂支架，立桿間距為60×60cm。立桿底部及頂部分別設(shè)底托及頂托，用于調(diào)整高度。為保證支架整體穩(wěn)定性，設(shè)置斜桿，加強(qiáng)其整體性。

在穩(wěn)定拱拱腳與主墩之間為穩(wěn)定拱橫梁，實(shí)心結(jié)構(gòu)，該段支架采用碗扣件式滿(mǎn)堂支架，間距60×30cm。承臺(tái)上方支架支撐在承臺(tái)上，其他部位進(jìn)行地基處理后，支架搭設(shè)在地基上。穩(wěn)定拱拱腳為斜拱，桿件采用碗扣件滿(mǎn)堂支架，立桿間距為60×60cm，并每隔2排立柱設(shè)置一排斜桿，每隔斷面不少于6根，同時(shí)，還要沿橫向斷面及水平向設(shè)置加強(qiáng)桿件。斜桿要與每隔立柱連接，并一直支撐到地基。

端橫梁、穩(wěn)定拱拱腳支架布置見(jiàn)圖7、圖8。

4.3 中橫梁支架設(shè)計(jì)

主橋除設(shè)置2道端橫梁外，還設(shè)置17道中橫梁，為空腹式矩形窄梁，高度2.5m，寬度1m。結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖9。

4.3.1 高速公路兩側(cè)中橫梁支架

濟(jì)青高速兩側(cè)中橫梁支架采用墩身貝雷梁結(jié)構(gòu)。沿橋梁方向設(shè)置2道縱梁，縱梁由6排貝雷片組成的連續(xù)梁，長(zhǎng)度33m，每12m設(shè)置1個(gè)臨時(shí)墩?？v梁上方放置中橫梁支架，中橫梁支架梁分為3段，中間一段采用3排貝雷片組成的簡(jiǎn)支梁，簡(jiǎn)支梁跨徑12m。另外兩段采用3根12m長(zhǎng)I20a工字鋼，伸出系梁外側(cè)，用于支撐懸挑梁。

縱梁下臨時(shí)墩身采用3片貝雷組成的立柱，高度為6m，基礎(chǔ)采用單個(gè)樁基，直徑80cm。樁基長(zhǎng)度根據(jù)荷載確定，分別為12m、18m，樁基頂設(shè)承臺(tái)。立柱與縱梁間設(shè)置斜撐，采用槽鋼連接，以加強(qiáng)縱向及橫向穩(wěn)定性。立柱底端通過(guò)礎(chǔ)板焊接在承臺(tái)預(yù)埋鋼板上。

中橫梁張拉后，中橫梁的重量全部轉(zhuǎn)移到兩端系梁，經(jīng)檢算，兩端系梁支架力學(xué)性能滿(mǎn)足荷載要求。

4.3.2 跨高速中橫梁支架

主橋跨越濟(jì)青高速公路部分，左側(cè)跨過(guò)路基，右側(cè)跨過(guò)豬龍河橋。中橫梁支架先沿橫梁設(shè)工字鋼，其下設(shè)縱向型鋼將荷載傳遞到兩側(cè)的支墩上。7#～9#中橫梁支架采用3I20a工字鋼，10～11#中橫梁采用5I20a工字鋼，搭設(shè)在縱梁上，用于承擔(dān)中橫梁施工荷載。

在濟(jì)青高速南側(cè)路基部分設(shè)1#～10#共10個(gè)縱梁，每個(gè)縱梁由2片HW400×400型鋼組成，北側(cè)路基部分設(shè)置11#～16#共6個(gè)縱梁，11#～14#縱梁采用2片HW400×400型鋼，15#縱梁采用4片HW400×400型鋼，16#縱梁采用5片HW400×400型鋼。

路基兩側(cè)臨時(shí)墩采用D529×10mm螺旋鋼管，支撐在條形基礎(chǔ)上，條形基礎(chǔ)寬度1m，設(shè)置在路基內(nèi)側(cè)，占用高速公路路面寬度1m。左側(cè)系梁下方條形基礎(chǔ)厚度為1m，中橫梁部分條形基礎(chǔ)高度為0.5m。

豬龍河橋上方中橫梁臨時(shí)墩設(shè)置在橋梁外側(cè)，在豬龍河橋南側(cè)、北側(cè)及中央分隔帶設(shè)置3個(gè)臨時(shí)支墩。該墩與對(duì)應(yīng)的路基部位臨時(shí)墩之間架設(shè)大橫梁，其中，1#大橫梁由4根HM588×300鋼組成，分2層布置，一端連接到路基上的5#支墩，另一端連接到豬龍河橋南側(cè)的跨路8#支墩上，上下兩層H鋼要焊接在一起，焊縫斷續(xù)焊接，每段焊縫長(zhǎng)度不少于10cm;2#大橫梁由4片HW400×400型鋼組成，分2層布置，一端支撐在中央分隔帶部位的臨時(shí)墩上，另一端支撐在中央分隔帶跨線(xiàn)9#支墩上，7#～11#中橫梁通過(guò)縱梁將荷載傳遞到大橫梁上。

跨路中橫梁支架結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖11。

5 ?支架及系梁、橫梁及拱肋拼裝施工

臨時(shí)支架樁基及基礎(chǔ)完成后，搭設(shè)系梁、橫梁臨時(shí)支架并進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓完成后進(jìn)行系梁、橫梁等混凝土構(gòu)件現(xiàn)澆施工。系梁、橫梁完成后，即可搭設(shè)拱肋拼裝支架，進(jìn)行主拱及穩(wěn)定拱現(xiàn)場(chǎng)拼裝施工，具體施工工藝略。

6 ?結(jié)語(yǔ)

本橋橫跨高速公路，高速公路又采用橋梁跨越既有河道，因既有橋梁承載能力不足，河道也不具備改河或分流條件，只能選擇大跨度門(mén)式支架，這給基礎(chǔ)、支架的設(shè)計(jì)和架設(shè)施工都帶來(lái)了不小的難度。為解決這些現(xiàn)實(shí)困難，最終決定在采用大跨度架設(shè)支架的同時(shí)，將幾個(gè)承重橋墩和部分支架設(shè)在河道中，同時(shí)加大橋墩和支架的深度，保證支架及橋梁施工安全。實(shí)踐證明，本支架及支架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)安全性滿(mǎn)足要求，又滿(mǎn)足施工需要，為本橋順利完成打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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