景觀拱橋的參數化設計分析

喬為國，曲慧明，馬 悅

（重慶市設計院有限公司，重慶市400015）

1 工程概況

擬建場地位于南充市嘉陵區，屬中亞熱帶濕潤氣候區，季風氣候顯著，四季分明，冬暖夏熱，日照偏少，濕度大，降雨量較多。根據市政規劃，對濱江南路沿江側綠化景觀和絲綢公園等進行全面提升改造。其中，連接A區、D區的泥溪河和B區景觀濕地均需要設計景觀拱橋，工程場地的地形起伏變化較小，地勢平坦，景觀拱橋現場圖如圖1所示。

圖1 景觀拱橋實景圖

2 工程設計

拱橋在我國具有悠久的歷史，與鋼筋混凝土結合后能夠適應各種跨度，具有廣闊的應用前景[1-3]。本工程中，泥溪河下游景觀拱橋連接景觀A區、D區，跨越泥溪河，三孔拱橋全長52 m，橋梁寬5.0 m，B區景觀拱橋連接了堤岸與島岸兩處，單孔拱橋全長26 m，橋梁寬3.0 m。在設計過程中，可以根據現有工程參數資料先確定不同的凈跨和凈矢高，再進行計算，以節約設計過程的時間。泥溪河景觀拱橋立面布置圖如圖2所示。

圖2 泥溪河拱橋立面布置圖（單位：mm）

2.1 拱橋結構計算

本工程采用橋梁博士軟件進行計算，計算簡圖如圖3所示。

圖3 計算內力簡圖（單位：kN·m）

主要計算結果與規范要求的對比見表1。

從表1中可以看出，景觀拱橋的承載能力極限狀態等設計結果滿足規范要求。

表1 主要計算結果與規范要求對比

2.2 下部結構

本工程中,景觀拱橋的下部結構由橋墩、承臺和群樁組成。其中，泥溪河拱橋的墩斷面尺寸為4 m（順橋向）×5 m（橫橋向）,承臺厚2.0 m，其平面尺寸為6.45 m（橫橋向）×5.5 m（順橋向），每個承臺共布置兩排（每排各2根）直徑1.5 m的樁基礎。拱橋橋臺由承臺和群樁組成，承臺厚2.5 m，其平面尺寸為6.45 m（橫橋向）×5.5 m（順橋向），每個承臺共布置兩排（每排各2根）直徑1.5 m的樁基礎。因B區拱橋的尺寸較小，承臺厚1.5 m，平面尺寸為4.9 m（橫橋向）×5.5 m（順橋向），每個承臺共布置兩排（每排各2根）直徑1.2 m的樁基礎。拱橋的臺后擋墻均采用U形重力式擋墻，擋墻頂標高應根據景觀踏步布置來確定。由于本工程范圍內覆土較深，樁基采用機械鉆孔成樁。樁基以中風化砂巖層作為持力層，針對斜坡地形，樁基礎的起算點至斜坡面完整巖石的水平距離應大于5.0 m，樁底處距完整巖石距離不小于9 m，以保證樁基的穩定。

在施工過程中，根據開縣政府的防汛公告和業主的工期進度安排，本工程進行樁基鉆孔和承臺施工時處于汛期。為防止洪水影響，采取了一些專項措施。首先，承臺采用沉井和C25素混凝土封底進行開挖施工。其次，原設計考慮利用鎮東側引道作為施工臨時便道，現在筑路圍堰需要先行實施。為了滿足沉井施工的便利和機具材料的進場要求，在鎮東側增設臨時道路。沉井做法示意圖如圖4所示。

圖4 沉井做法示意圖（單位：mm）

2.3 其他事項

在設計中，為了保證拱圈的穩定性，需要利用支架。在搭建支架后、澆筑混凝土前，需要消除支架的初始變形。常見的辦法是采用施工總荷載一定比例的荷載進行預壓，以便消除支架和支架地基等非彈性變形對拱圈線形的影響。在預壓后，澆筑拱架的混凝土。然后，在這部分混凝土初凝前，需要完成全橋的澆筑工作。在全橋的混凝土都達到齡期，完成橋墩、橋臺處的護拱施工后才可以對所有拱圈卸架，并且應按照擬定施工方案循環作業。先采用較小的卸載量，隨著時間逐漸增大，再在縱向需要對稱卸落作業，橫向應同時卸落作業。全程監測橋梁的變形數據，確保按期完成橋梁的澆筑和卸架工作。

3 結 論

拱橋設計時有重要的景觀需求，比較好的辦法是根據已有拱橋總結相關參數，然后根據跨徑進行調整。在設計過程中，結合現場實際的地質、地形和水文條件，同時考慮施工方法和周邊人文建筑等因素，根據現場實際和汛期情況及時配合調整設計方案，按照工期要求及時完成項目。在拱橋的施工過程中設置了支架作為澆筑的輔助措施，應對預壓和拆卸提出明確的要求，確保工程項目的現場安全。