張濤

泰安宏大建設(shè)工程有限公司 山東 泰安 271000

引言

系桿拱橋是拱橋的一種特殊形式，因其對(duì)傳統(tǒng)拱橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，增加了內(nèi)部的超靜定結(jié)構(gòu)，使其具有了比傳統(tǒng)拱橋更優(yōu)良的性能。系桿拱橋因?yàn)閮?nèi)部擁有拱的支撐，也有梁的支撐，將兩種結(jié)構(gòu)同時(shí)構(gòu)建于自身內(nèi)部，載荷也因此得到了拱和梁的共同承擔(dān)，因而擁有了拱和梁的共性優(yōu)勢(shì)。因?yàn)榱褐饕脕?lái)承受彎曲，而拱主要用來(lái)承受壓力，此般組合成功地提升了傳統(tǒng)拱橋?qū)澢蛪毫Φ目剐浴?/p>

1 鋼結(jié)構(gòu)系桿拱橋梁施工的優(yōu)勢(shì)

（1）符合綠色設(shè)計(jì)要求。低碳環(huán)保是新時(shí)期橋梁建設(shè)的新要求，全橋預(yù)制拼裝工藝的提出正是基于綠色設(shè)計(jì)理念，利用工業(yè)化生產(chǎn)確保混凝土澆筑質(zhì)量，通過(guò)預(yù)留后澆帶解決預(yù)制構(gòu)件間的拼接問(wèn)題，通過(guò)設(shè)置拱肋半剛性鉸解決主橋拱肋預(yù)制構(gòu)件的臨時(shí)定位。大橋引橋更是全部采用裝配式的組合箱梁結(jié)構(gòu)，加快了項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度，保證了項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量。

（2）樹(shù)立全壽命設(shè)計(jì)理念。隨著近年來(lái)系桿拱橋梁事故的頻發(fā)，人們?cè)桨l(fā)關(guān)注此種結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)使用年限范圍內(nèi)的安全性，結(jié)構(gòu)的整體性差與吊桿失效是這類橋梁事故的主要原因，所以需要在實(shí)際的設(shè)計(jì)和施工中樹(shù)立全壽命設(shè)計(jì)理念，采用防落梁設(shè)計(jì)，同時(shí)采用系桿拱橋剛性吊桿的專利設(shè)計(jì)，確保吊桿的防腐與更換的便捷性[1]。

2 鋼結(jié)構(gòu)系桿拱橋梁施工方法研究

某橋?yàn)殡p向六車道城鎮(zhèn)道路斷面，斷面總寬50m，分三幅布置。大橋橋梁全長(zhǎng)462.76m，主橋采用預(yù)制拼裝的鋼筋混凝土系桿拱結(jié)構(gòu)，引橋采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁結(jié)構(gòu)。

（1）施工方案的選取。下承式系桿拱橋的施工常用的有兩種方法，即滿堂支架施工與吊裝施工。不同的施工方法會(huì)導(dǎo)致施工和成橋階段不同的橋梁內(nèi)力分布，進(jìn)而影響橋梁設(shè)計(jì)配筋，所以施工方案的選取至關(guān)重要。而施工方案的選取主要取決于以下因素，即河道施工期間是否有通航要求；河道現(xiàn)狀有無(wú)搭設(shè)支架條件。針對(duì)某工程實(shí)例，由于河道現(xiàn)狀河水較深，水面較寬，且施工期間有通航要求，故該橋除橋面系外主受力構(gòu)件采用場(chǎng)地預(yù)制節(jié)段吊裝安裝的施工方案，在河道間設(shè)臨時(shí)墩并引導(dǎo)通航，將混凝土系梁分段吊裝施工，預(yù)留通航孔，吊裝施工拱肋、橫梁、鋼桁風(fēng)撐及行車道板。

（2）系梁設(shè)計(jì)。在系桿拱橋混凝土系梁的設(shè)計(jì)中，系梁的構(gòu)造設(shè)計(jì)主要應(yīng)考慮以下因素，即橫梁高度對(duì)系桿高度的影響；系桿壓應(yīng)力的控制；系梁梁端支座寬度對(duì)系梁寬度的控制；系梁在吊桿處的頂緣鋼筋應(yīng)繞開(kāi)吊桿，不宜截?cái)?，下緣鋼筋在吊桿槽口兩側(cè)適當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)鋼筋。系梁的設(shè)計(jì)計(jì)算還應(yīng)注意以下方面：若直接通過(guò)系梁?jiǎn)卧┘踊钶d，應(yīng)注意系梁?jiǎn)卧哪M需與其實(shí)際傳力途徑一致；系梁皆為分段預(yù)制，后澆濕接縫連接成整體，計(jì)算模型中應(yīng)能真實(shí)反映此過(guò)程，即分階段模擬先簡(jiǎn)支后連續(xù)過(guò)程；受預(yù)留通航孔的限制，系梁中間段較大，為控制系梁施工期間的應(yīng)力水平與變形，應(yīng)通過(guò)計(jì)算設(shè)置合適的短束滿足施工期的受力要求。

（3）吊桿設(shè)計(jì)。吊桿設(shè)計(jì)考慮如下幾方面：第一，剛性吊桿與柔性吊桿的選擇，常見(jiàn)的系桿拱橋設(shè)計(jì)中，相當(dāng)部分采用了柔性拉索吊桿，外套很薄的防護(hù)不銹鋼套管，在實(shí)施過(guò)程中發(fā)現(xiàn)此種吊桿在小跨度的剛性系桿拱橋應(yīng)用中有后張拉吊桿對(duì)已安裝吊桿影響較大，換索相對(duì)困難等問(wèn)題，故建議采用外套受力鋼管的剛性拉索吊桿。第二，明確吊桿施工過(guò)程中的張拉索力，大橋施工過(guò)程與成橋階段吊桿受力差異較大，有必要根據(jù)實(shí)際施工過(guò)程的需要確定吊桿拉索的分批張拉力，依據(jù)施工階段及成橋階段的控制要求，一般宜做到使剛性吊桿在施工和成橋階段始終不出現(xiàn)拉應(yīng)力為宜。吊桿在施工階段需能承受施工恒載及結(jié)構(gòu)恒載，第一批張拉控制應(yīng)力可根據(jù)每根吊桿所分擔(dān)的恒載確定，并留一定的富余，最終張拉控制應(yīng)力應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)恒載和活載的共同作用確定。第三，合理確定吊桿外套鋼管的尺寸，在擬定鋼管內(nèi)徑時(shí)應(yīng)滿足帶冷鑄錨頭拉索穿過(guò)的需求，鋼管壁厚的確定以換索時(shí)吊桿外套鋼管能獨(dú)立承受該節(jié)段恒載為原則；同時(shí)滿足個(gè)別長(zhǎng)吊桿的壓桿穩(wěn)定要求。第四，為便于更換吊桿，吊桿在拱肋上的張拉段錨頭設(shè)計(jì)宜置于拱肋上端，下端錨固于系梁下緣，并做好錨頭防腐。

（4）拱肋設(shè)計(jì)。吊裝施工的拱肋設(shè)計(jì)主要考慮以下幾方面：第一，吊裝過(guò)程中不允許拱肋出現(xiàn)裂縫并能滿足承載力要求即須合理地分段和確定每段吊點(diǎn)位置；第二，拱肋在成橋階段的應(yīng)力水平應(yīng)滿足規(guī)范要求；第三，為保證施工過(guò)程中拱肋鋼筋的合理受力及施工過(guò)程拱軸線精度控制的需要，混凝土拱肋在濕接頭處須設(shè)置半剛性鉸；第四，在拱肋的主筋布置時(shí)應(yīng)注意由于拱肋中部鋼筋在吊桿的施工過(guò)程中須截?cái)?，且在吊桿拱頂張拉端處粗鋼筋恢復(fù)連接困難，考慮不計(jì)入截?cái)嗟膸赘摻钍芰?，布置拱肋主筋時(shí)應(yīng)盡量布置在吊桿穿過(guò)的兩側(cè)，中間僅布置較細(xì)的鋼筋，同時(shí)在截?cái)嗟牟课谎a(bǔ)充拱肋短筋。

（5）橫梁設(shè)計(jì)。橫梁的設(shè)計(jì)應(yīng)區(qū)分對(duì)待端橫梁與內(nèi)橫梁，計(jì)算分析表明端橫梁的邊界更接近于固端梁，內(nèi)橫梁的邊界則更接近簡(jiǎn)支梁。在計(jì)算橫梁的活載效應(yīng)時(shí)可先應(yīng)用杠桿法得到單車道車輛荷載產(chǎn)生的效應(yīng)，再采用橫向加載的模式計(jì)算橫梁配束或配筋。內(nèi)橫梁的設(shè)計(jì)宜盡量統(tǒng)一，支座順橋向的設(shè)置盡量保持與端橫梁形心軸一致或接近。

（6）風(fēng)撐設(shè)計(jì)。主車道主橋風(fēng)撐跨徑達(dá)25.1m，常規(guī)使用的混凝土結(jié)構(gòu)因吊裝重量較大不利于施工，故該橋采用了輕型鋼桁梁風(fēng)撐，在滿足受力的基礎(chǔ)上既方便施工也能提升橋梁景觀[2]。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本橋通過(guò)精心設(shè)計(jì)為工程的順利實(shí)施奠定了基礎(chǔ)，受到業(yè)主方與施工方的一致好評(píng)，同時(shí)獲得了良好的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益，可為系桿拱橋技術(shù)的發(fā)展提供了一定的借鑒，對(duì)推動(dòng)系桿拱橋設(shè)計(jì)與施工成套技術(shù)的完善起到積極作用。