復雜條件下大跨度系桿拱橋現澆及拼裝支架設計

王日照

摘要：淄博高新區西五路跨濟青高速公路大橋主橋為斜靠下承式系桿拱橋，跨徑達110m，且橋下跨越高速公路、河流及既有橋梁，復雜的地形條件給支架的設計及施工帶來很大難度。施工中通過針對性的的臨時支架設計，最終克服地形復雜、跨徑大、拱肋結構數量多且吊裝困難等難題，圓滿完成施工任務，對類似項目具有較強借鑒意義。

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.

關鍵詞：系桿拱;跨高速公路;跨河流;跨既有橋梁;支架設計

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

中圖分類號：U445.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）13-0105-04

1 ?工程概況

淄博高新區西五路跨濟青高速橋為新建跨越濟青高速路橋梁，全橋長420.54m，跨徑布置為4×30+（32.24+110+32.24）+4×30m，橋面全寬主橋為34m，引橋為30m，無中間隔離，橋梁面積13094.2m2。主橋為理論計算跨徑110m的斜靠式下承式系桿拱橋，主橋拱部設計為四榀拱肋，兩榀主拱+兩榀穩定拱。

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

2 ?總體施工方案

主橋系梁及橫梁混凝土采用現澆法施工，主拱及穩定拱節段采用工廠制造，原位安裝施工。

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

臨時支架的設計及施工是一般系桿拱橋質量及安全控制的重點，特別是本橋跨越高速公路、河流及既有橋梁，現場條件及其復雜，施工難度大，安全風險高，給支架設計及施工帶來很大難度。

3 ?支架設計思路

在濟青高速南側，主橋位于豬龍河河道內，該區域系梁長度約51m。豬龍河橋是豬龍河穿越濟青高速公路的唯一水道，周圍不具備改河條件，為保證河道水流通暢，不能將河道回填阻塞，臨時支架采用墩式支架，以減少阻水面積。考慮河道內土質較軟及施工條件限制，采用鉆孔樁基礎形式。

跨濟青高速行車道區域系梁長度約27m，與路基斜交，左側系梁位于濟青高速路面上方，右側系梁位于豬龍河橋上方。豬龍河橋為板梁，設計荷載僅為高速公路車輛荷載，不能在橋面上搭設臨時支架，需要在橋兩側及中央分隔帶處設臨時支墩，并通過縱向臨時型鋼承擔橋梁施工荷載，形成跨越橋梁的門形支架;跨高速路面部位可搭設臨時墩，但臨時墩不能直接支撐在路面上，需要設置條形混凝土基礎，系梁下搭設型鋼梁。為保證高速公路車輛通行，通車孔凈高保證不小于5m，凈寬保證9.5m。

濟青高速北側主橋除右側部分系梁（長度約16m）位于豬龍河道內，其他均位于陸地上。陸地地基承載力170kPa，地基進行硬化處理后可滿足滿堂支架施工要求。

4 ?支架設計方案

4.1 系梁支架設計

主橋共2根縱向系梁，間距27m，長116.5m，矩形中空斷面，高2.5m，寬2m，結構尺寸見圖2。

4.1.1 濟青高速南側系梁支架

在濟青高速南側，系梁采用梁柱式支架。支架立柱采用貝雷立柱，縱梁采用貝雷連續梁，沿系梁長度方向設置，左側系梁設置3跨，右側設置4跨，每跨長度9m，貝雷片共計12片。系梁端構件部分為變截面，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#墩墩柱處臨時墩采用2根D529×10mm螺旋鋼管;其它部位臨時墩由2榀貝雷立柱組成，每榀由3片貝雷通過支撐架連接，貝雷片立放，一般為3層。

貝雷立柱底部通過礎板連接到承臺上，頂部采用上頂梁連接，上頂梁規格通過計算確定，采用I25a工字鋼，上頂梁上方設置工字鋼及砂箱，用于支撐調整貝雷梁支架（見圖3）。

4.1.2 跨濟青高速系梁支架

主橋跨越濟青高速公路部分，左側跨過高速公路路面，右側跨過豬龍河橋。

左側跨路結構的支架采用門型支架，路基橫向上設置跨度較大的梁，兩端設置支墩，用于承擔支架梁傳遞的荷載。為保證道路通行量和車輛安全，必須保證足夠的行車道寬度和高度。根據有關規定，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，則支架結構容許高度僅剩余114cm，再考慮模板方木高度20cm，則支架梁高度最大不超過94cm。根據計算，左側系梁采用1層8片HW400×400型鋼，右側系梁支架采用10片HM588×300型鋼，2#大橫梁采用4片雙層HW400×400型鋼，雙層H鋼采用斷續焊接在一起，凈高均能滿足要求。

右側系梁跨越豬龍河橋，受既有橋梁設計荷載限制，橋上不能設置臨時墩，根據該橋結構特點，在橋梁外緣左右兩側及中央分隔帶處共設置3個臨時墩。兩側臨時墩均靠近橋梁護欄位置，南側采用4根D529×10mm螺旋鋼管，北側采用8片貝雷片立柱;豬龍河橋中央分隔帶寬度1m，分隔帶內有高速公路通訊管線，寬度約40cm，僅在通訊管線與梁板之間留有2個約30cm的空檔，為保證通訊線路不中斷，在上述空檔部位設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（見圖4、圖5）。

4.1.3 濟青高速北側系梁支架

濟青高速以北左側系梁跨路基邊坡及陸地，右側系梁跨過豬龍河一角后進入陸地，跨河道及邊坡部分系梁支架采用貝雷梁結構，左側跨度9m，右側為2跨連續梁，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堂支架，其中系梁部位立桿間距為90×60cm，步距120cm。滿堂支架地基采用混凝土及碎石墊層進行硬化處理。

4.1.4 臨時墩基礎

經過對幾種樁基礎的施工條件、受力性能、施工成本等綜合分析，臨時墩基礎選擇鉆孔灌注樁，旋挖鉆施工。每個墩有2根？準80鉆孔灌注樁，樁頂設0.6cm厚承臺，長寬為3.4×2.3m，樁基長度根據臨時墩荷載確定，在20～31m之間，水中墩基礎加深至50m。跨中央分隔帶樁基礎采用2個？準150cm挖孔灌注樁，深度15.5m。施工時避開豬龍河橋擴大基礎，以免影響橋梁結構。

4.2 端橫梁支架設計

主橋端橫梁用于連接系梁、承擔小箱梁荷載，高度3.6m，寬度5.4m，結構尺寸見圖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螺旋鋼管做臨時墩，支撐梁采用貝雷梁，共12片，跨度6m。鋼管底部支撐在承臺頂部，跨中部位設2根鉆孔灌注樁。7#墩端橫梁處于陸地上，地質情況良好，采用碗扣式滿堂支架，立桿間距為60×60cm。立桿底部及頂部分別設底托及頂托，用于調整高度。為保證支架整體穩定性，設置斜桿，加強其整體性。

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

端橫梁、穩定拱拱腳支架布置見圖7、圖8。

4.3 中橫梁支架設計

主橋除設置2道端橫梁外，還設置17道中橫梁，為空腹式矩形窄梁，高度2.5m，寬度1m。結構形式見圖9。

4.3.1 高速公路兩側中橫梁支架

濟青高速兩側中橫梁支架采用墩身貝雷梁結構。沿橋梁方向設置2道縱梁，縱梁由6排貝雷片組成的連續梁，長度33m，每12m設置1個臨時墩。縱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排貝雷片組成的簡支梁，簡支梁跨徑12m。另外兩段采用3根12m長I20a工字鋼，伸出系梁外側，用于支撐懸挑梁。

縱梁下臨時墩身采用3片貝雷組成的立柱，高度為6m，基礎采用單個樁基，直徑80cm。樁基長度根據荷載確定，分別為12m、18m，樁基頂設承臺。立柱與縱梁間設置斜撐，采用槽鋼連接，以加強縱向及橫向穩定性。立柱底端通過礎板焊接在承臺預埋鋼板上。

中橫梁張拉后，中橫梁的重量全部轉移到兩端系梁，經檢算，兩端系梁支架力學性能滿足荷載要求。

4.3.2 跨高速中橫梁支架

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

在濟青高速南側路基部分設1#～10#共10個縱梁，每個縱梁由2片HW400×400型鋼組成，北側路基部分設置11#～16#共6個縱梁，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。

路基兩側臨時墩采用D529×10mm螺旋鋼管，支撐在條形基礎上，條形基礎寬度1m，設置在路基內側，占用高速公路路面寬度1m。左側系梁下方條形基礎厚度為1m，中橫梁部分條形基礎高度為0.5m。

豬龍河橋上方中橫梁臨時墩設置在橋梁外側，在豬龍河橋南側、北側及中央分隔帶設置3個臨時支墩。該墩與對應的路基部位臨時墩之間架設大橫梁，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的跨路8#支墩上，上下兩層H鋼要焊接在一起，焊縫斷續焊接，每段焊縫長度不少于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墩上，另一端支撐在中央分隔帶跨線9#支墩上，7#～11#中橫梁通過縱梁將荷載傳遞到大橫梁上。

跨路中橫梁支架結構見圖11。

5 ?支架及系梁、橫梁及拱肋拼裝施工

臨時支架樁基及基礎完成后，搭設系梁、橫梁臨時支架并進行預壓，預壓完成后進行系梁、橫梁等混凝土構件現澆施工。系梁、橫梁完成后，即可搭設拱肋拼裝支架，進行主拱及穩定拱現場拼裝施工，具體施工工藝略。

6 ?結語

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，只能選擇大跨度門式支架，這給基礎、支架的設計和架設施工都帶來了不小的難度。為解決這些現實困難，最終決定在采用大跨度架設支架的同時，將幾個承重橋墩和部分支架設在河道中，同時加大橋墩和支架的深度，保證支架及橋梁施工安全。實踐證明，本支架及支架基礎設計結構安全性滿足要求，又滿足施工需要，為本橋順利完成打下了堅實基礎。

參考文獻：

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