暗埋系桿景觀拱橋的設計

余韜

摘 要：江浙一帶的景觀拱橋較多，由于江浙一帶多數地區巖層埋置較深，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，按常規做法一是做大體積的摩阻板，耗費巨大；二是做系桿拱橋，這種做法往往難以符合傳統拱橋的景觀要求，同時系桿拱的吊桿往往費用高昂，養護的代價也很大，文章提出暗埋式系桿，僅平衡拱腳推力。

關鍵詞：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博覽園中有較多的景觀拱橋，景觀設計混入了傳統蘇式元素和現代元素，結構設計需要滿足景觀設計的要求。1號橋和2號橋位于展園的東入口，靠近檢票口，其地位顯得尤為重要。

2 結構設計

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

上部結構為跨徑46m的鋼筋混凝土實腹式拱橋。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澆。橋面采用鑄造石護欄，側面用花崗巖板作為飾面。

下部結構為座板臺，鉆孔灌注樁基礎。單個橋臺承臺長10m，寬6.25m，高2.906m，每個橋臺設6根1.5m直徑鉆孔灌注樁，樁基間距3.75m，樁長45m。承臺及拱圈上設C30鋼筋混凝土擋墻，擋墻頂寬0.4m，內側坡度為2.5：1，外側豎直。

為抵抗水平推力，在兩橋臺之間對應每排樁基的位置設三道預應力混凝土系梁，每個系梁寬1.2m，高1.5m，內設4束9？準s15.2（N1鋼束）和2束11？準s15.2（N2鋼束）預應力鋼絞線，系梁預應力張拉應對稱進行，單個系梁內預應力先張拉中間束，再同時張拉上下緣鋼束。因系梁較長，為防止系梁因土壤蠕變產生沉降，順橋向每隔7m設置一根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，在系梁與承臺交接部位應延伸至承臺表面1m。

3 施工步驟

橋梁的設計施工步驟如下：

（1）施工樁基、承臺（含拱座），注意預留擋墻和拱圈預埋鋼筋。

（2）施工系梁，混凝土強度達到設計值90%，彈性模量達到100%

且養生不少于10天后張拉預應力N2。

（3）滿堂支架施工拱圈，混凝土強度達到設計值90%，彈性模量達到100%且養生不少于10天后從跨中向兩邊對稱卸架，支架卸除宜分兩次進行，第一次先從跨中對稱向兩端松一次架，然后再從跨中對稱向兩端卸除，以防過大沖擊；脫架后拱圈撓度為9mm，如發生異常，應找到原因后方可進行下道工序。

（4）張拉系梁N1鋼束。

（5）臺后用6%灰土回填，分層壓實，壓實度不少于94%。

（6）施工拱上擋墻和拱腔填料，施工橋面系。

4 計算分析過程

橋梁采用整體建模，拱圈、承臺、系桿設置為固結。上部結構靜力分析采用平面桿系有限元程序進行計算。分別包括施工過程中、成橋狀態下恒載、活載、預應力、混凝土收縮徐變（按3650天計）、溫度變化（升、降溫各按25℃計，梯度溫差按規范取值）等荷載作用的計算。不考慮支座不均勻沉降。計算中按有關規范規定對各種荷載進行不同的荷載組合，對結構的強度、剛度和應力進行驗算。

（1）系梁按部分預應力混凝土A類構件設計。

（2）橋面現澆混凝土、瀝青混凝土鋪裝層和護欄均作為全部二期恒載考慮。

（3）預應力筋的有效長度包括預應力筋的傳力、錨固長度。

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

（5）樁基礎按摩擦樁設計，內力按m法計算。

經過計算，橋梁的各個構件的極限強度均可以滿足使用要求。系桿在長期效應組合下，未出現拉應力；在短期效應組合下最大拉應力為0.25MPa，梁體抗裂性滿足規范對于A類預應力混凝土構件的要求。拱圈在短期效應組合下的最大計算裂縫寬度為0.12mm，滿足規范要求。

5 結束語

由于本橋矢跨比小，計算所得的拱腳推力達到16200kN，采用常規方法平衡拱腳推力需要至少1300立方米的圬工，代價過大。因此設置暗埋式系桿，既可以平衡拱腳推力，也不破壞景觀要求的外觀形態。本項目現已完工，既滿足了景觀設計的要求，也節約了造價，同時也將后期的維護成本大為降低。

參考文獻

[1]鐘偉豐.拱橋滑阻板的原理及應用[J].城市道橋與防洪，2009，8：59-61.

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