某上承式鋼筋混凝土箱形拱橋施工圖設計要點探討

伍曉孟　譚科

摘要：擬建重慶市某烏江大橋跨越烏江銀盤電站庫區，起點跨越國道319線并通過引道與其相接，是武隆縣與火爐鎮、龍壩鄉、滄溝鄉、土地鄉、桐梓鎮以及后坪鄉等鄉鎮的快速過江通道。文章結合實際工程，分析了重慶某上承式鋼筋混凝土箱形拱橋施工圖設計要點，為同類橋梁設計及施工提供了經驗，有利于工程的順利開展。

關鍵詞：上承式；鋼筋混凝土；箱形拱橋；總體設計；施工圖設計要點 文獻標識碼：A

中圖分類號：U446 文章編號：1009-2374（2016）12-0094-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.12.044

1 概述

擬建重慶市某烏江大橋跨越烏江銀盤電站庫區，起點跨越國道319線并通過引道與其相接，是武隆縣與火爐鎮、龍壩鄉、滄溝鄉、土地鄉、桐梓鎮以及后坪鄉等鄉鎮的快速過江通道，同時也是武隆后坪天坑群旅游公路的控制性節點工程。

全橋分為3聯：孔徑布置為（2×18+187+2×16.5）m，跨徑總長為256.0m，全長為267.0m。

2 設計要點

2.1 總體設計

該橋的孔跨布置為（2×18+187+2×16.5）m，跨徑總長為256.0m，橋梁全長為267.0m。

主橋中心樁號為K0+727.0，全橋分為3聯：孔徑布置為（2×18+187+2×16.5）m，跨徑總長為256.0m。其中主橋采用凈跨180m上承式鋼筋混凝土箱形拱橋，凈矢跨比為1/6，拱軸系數為1.99，采用纜索扣掛懸臂澆筑施工工藝。南岸引橋采用2×18m預應力混凝土連續箱梁，北岸引橋采用2×16.5m預應力混凝土連續箱梁，均采用雙柱式墩、承臺樁基礎，橋臺采用重力式U型橋臺，明挖擴大基礎。

主橋采用對稱結構，跨中設凸曲線，豎曲線半徑為1200m，兩側縱坡為±3.0%。橋面行車道采用±2.0%橫坡，人行道采用1.0%倒坡。

主橋為上承式鋼筋混凝土箱形拱橋，凈跨徑l0=180.0m，凈矢跨比f0/l0=1/6，拱軸系數m=1.99的等高截面懸鏈線拱，采用纜索扣掛掛籃懸臂澆筑法施工。主拱座采用明挖形式。

南岸引橋采用2×18m預應力混凝土連續箱梁，北岸引橋采用3×11m鋼筋混凝土空心板（與主橋拱上結構保持一致），均采用樁柱式墩，橋臺采用重力式U型橋臺，明挖擴大基礎。

為適用路線平面線形需要，對起點側引橋進行了加寬處理。

2.2 結構設計

2.2.1 主橋上部結構。主橋上部結構由主拱圈、墊梁、拱上立柱（部分含系梁）、蓋梁、簡支空心板共5部分組成。

主拱拱箱為單箱雙室結構，高3.3m，寬7.5m，共分為35個節段施工，其中兩岸各設1個拱腳搭架現澆段，拱頂設1個吊架澆筑合龍段，其余32個節段均為掛籃懸臂澆筑段。

拱腳與拱座連接處截面頂板厚60cm，底板厚60cm，邊腹板厚55cm，中腹板厚50cm；拱腳第一節段端頭截面頂板厚40cm，底板厚40cm，邊腹板厚45cm，中腹板厚40cm；拱頂合龍段截面頂板厚30cm，底板厚30cm，邊腹板厚50cm，中腹板厚45cm；其余拱箱截面的頂板厚30cm，底板厚30cm，邊腹板厚35cm，中腹板厚30cm；拱腳第一段漸變段長度為5.115m，第二段漸變段長度為4.565m；拱頂漸變段長度為1.822m，跨中合龍段長度為2m。

拱上立柱底部設橫向通長的墊梁。墊梁寬1.2m，中心高1.0m。拱上立柱采用雙柱式，立柱的截面尺寸為120cm（橫橋向）×90cm（縱橋向）。1號立柱、2號立柱、15號立柱和16號立柱設置橫系梁，其截面尺寸為70cm（寬）×100cm（高）。拱上橫墻寬7.2m，厚0.9m。拱上立柱和橫墻處的蓋梁均為普通鋼筋混凝土結構，蓋梁高為1.2m，寬為1.3m。拱上墊梁、立柱、系梁、橫墻、蓋梁均采用現澆法施工。

拱上空心板跨徑為11.0m，梁高為0.65m，由8片空心板梁組成，每片空心板梁橫向間距為1.25m?？招陌辶喊雌胀ㄤ摻铐艠嫾O計。主梁由預制空心板梁+現澆濕接縫組合而成，結構形式為“簡支橋面連續”結構。

2.2.2 主橋下部結構。主橋下部結構采用重力式拱座，明挖擴大基礎，拱座橫橋向寬為9.5m，順橋向長為4.83m，拱座前沿高為1.5m，拱座尾部高為4.57m；南岸拱座墩總長為9.83m，北岸拱座墩總長為10.88m。由于南岸拱座墩基坑南東側邊坡為順向坡，層面傾角為27°，易產生滑移，邊坡欠穩定，設計采用錨桿擋墻支護；北岸拱座墩對邊坡表面進行清理并刷坡，清除危巖。

2.2.3 交界墩。交界墩采用雙柱式實心矩形墩。在施工期，將交界墩用做塔架基礎，同時利用交界墩的蓋梁作第一組扣索和錨索的錨固點。橋墩截面尺寸為2.4m（順橋向）×2.0m（橫橋向），蓋梁寬度設計為3.0m，南岸交界墩蓋梁總高度設計為2.9m，北岸交界墩蓋梁總高度設計為2.2m。墩身中部設矩形系梁，截面尺寸為1.8m（寬）×2.0m（高）。

2.2.4 引橋上部結構。南引橋上部結構采用預應力混凝土連續箱梁，跨徑組合為2m×18m，梁高為1.4m。連續箱梁按部分預應力構件設計。為適應路線平面線形需要，引橋橋面寬度采用漸變加寬處理，引橋的橋面寬度由10.5m漸變至13.26m。

北引橋上部結構采用預應力混凝土連續箱梁，跨徑組合為2m×18m，梁高為1.2m。連續箱梁按部分預應力構件設計。

2.2.5 引橋下部結構。引橋下部結構為雙柱式橋墩、承臺樁基礎。橋墩樁基為人工挖孔樁，按端承樁設計，樁基直徑為1.5m。為滿足施工需要將1號、4號橋墩設置為承臺樁基礎；在施工期間承臺用作第一組錨索的錨固點，其截面尺寸為2m（高）×3m（寬）。墩身直徑為1.3m。橋墩墩頂直接設置支座。

2.2.6 橋臺。兩岸橋臺均采用重力式U型橋臺，明挖擴大基礎。

2.3 主橋結構計算分析

2.3.1 靜力計算分析。主橋總體計算采用橋梁設計程序MIDASCivil2013進行空間模型設計計算，奧地利橋梁設計計算軟件TDV RM進行復核計算。主橋上部結構按鋼筋混凝土構件設計，下部樁基礎采用“m”法進行計算，截面配筋按規范進行驗算。計算參數采用如下：

第一，永久作用。

結構自重：上部拱圈結構混凝土容重取用26kN/m3。

混凝土收縮、徐變：按公路混凝土規范（JTG D62-2004）規定計算。

橋面系自重，包括護欄、鋪裝等，護欄容重取26kN/m3，瀝青混凝土容重取24kN/m3。按順橋向均布作用計。

基礎變位：2號、3號拱座沉降1cm。

第二，可變作用。

汽車荷載：車道荷載為公路-Ⅱ級，車道寬為8.0m，根據規范按兩車道取值，考慮主梁偏載放大系數為1.15，車道數實際取值1.15×2.0=2.3。

汽車沖擊力：沖擊系數按04規范的有關規定取值為0.05。

溫度作用：主梁合龍溫度為15℃～20℃，橋位區最熱月平均氣溫取40℃，最冷月平均氣溫取-5℃，按體系整體升溫25℃，體系整體降溫20℃計。主梁上緣溫差按《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG D62-2004）取值。

風荷載：橋上無車時，采用100年一遇基本風速V10=25.6m/s，地表粗糙度為C類；橋上有車時，當風荷載參與汽車荷載組合時，橋面高度處的風速Vz=25m/s；施工階段設計風速重現期取30年。

第三，偶然作用。地震作用，地震動加速度峰值為0.05g，特征周期為0.40s。

2.3.2 穩定性計算分析。本橋為大跨徑鋼筋混凝土拱橋，整個主拱采用懸臂澆筑施工，施工和運營階段均存在穩定問題，設計中對結構進行了穩定性分析。計算中考慮主墩裸墩、施工至最大懸臂及成橋三個狀態，荷載組合考慮汽車荷載、風荷載、制動力、溫度作用等荷載工況。本次設計采用Midas/Civil程序進行穩定性計算，經驗算，一階穩定系數為9.385，滿足規范要求，結構具備較高的安全度。

3 結語

本橋施工圖設計對該上承式鋼筋混凝土箱形拱橋設計要點和計算結果進行了較為詳細的分析，針對類似橋型的橋梁設計，給出了較為具體的細部尺寸擬定及設計參考，對于計算結果要考慮在正常使用極限狀態下以及在承載能力極限狀態下的各種狀態的應力分析，以保證工程的順利實施。

作者簡介：伍曉孟（1975-），男，重慶人，重慶市交通規劃勘察設計院工程師。

（責任編輯：小 燕）