1、斜靠式钢管砼系杆拱桥主跨的施工技术摘要：结合胜利大桥的主桥：跨径为 75m 的斜靠式钢管混凝土系杆拱桥的工程实践，对主桥的设计施工方案与现场实际情况进行分析、计算比较。最终决定采用支架现浇方案，提高施工进度、减少了建设费用。重点对施工支架进行了分析计算，对施工管理重点进行了说明 关键词：斜靠式钢管砼系杆拱桥；方案；计算； Abstract: combined with the main section of the bridge span of victory: engineering practice 75m leaning type CFST arch bridge, the main b
2、ridge design and construction scheme and the actual situation analysis, calculation and comparison. The final decision to adopt support cast-in-place scheme, improve the construction progress, reduce the construction cost. The focus is on the analysis calculation of the construction support, for the
3、 construction management focus are described Keywords: leaning-type steel concrete arch bridge; calculation program; 中图分类号：U445.4 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013） 工程概况 1.1 主拱 主桥是跨径为 75m 的斜靠式系杆拱桥，一跨跨越江门河水道。设半径为 2000m 的竖曲线。主拱采用钢管混凝土组合结构，拱轴线采用二次抛物线，方程为 Y= 0.0106667X2。钢管外径 D=1500mm，壁厚 t=20mm，主拱近拱脚 7.5m 段加厚至
4、 30mm。钢管采用板材卷制而成。管内等间距设置六条纵向板式加劲肋，板式加劲肋径向布置。主拱钢管内设置多道衬环隔板，吊杆附近位置的衬环隔板竖向设置，其余位置的隔板垂直于主拱轴线设置。 主拱钢管截面及纵向加劲肋采用 Q370qD 钢材，衬环隔板及锚点加劲肋采用 Q370qD 钢材。主拱内灌注 C50 微膨胀混凝土，要求膨胀率不小于2.510-4，膨胀剂作特殊选型，使混凝土膨胀发生于硬化之后。 图 1 胜利大桥主桥 桥梁横断面图（单位：cm） 1.2 斜靠拱 斜靠拱采用钢管结构，斜靠拱外径为 1000mm，厚度为 12mm，采用钢板卷制并焊接而成。斜靠拱在竖直投影面上采用二次抛物线，方程为 Z=-
5、0.0106667 X2；在水平投影面上采用二次抛物线，方程为 Y= 0.00274 X2。 图 2 斜靠拱三维坐标轴示意图 斜靠拱钢管内设置多道隔板，隔板垂直于主拱轴线设置。斜靠拱及其隔板采用 Q370qD 板材。 主拱肋与斜靠拱之间对称设置 40 道横撑，横撑采用 Q370qD 板材等截面钢管，外径为 600mm，厚度为 12mm。 系杆采用预应力混凝土箱形截面，全桥共设两根系杆。截面全宽2500mm，翼缘长度为 2600mm，根部厚度为 500mm。系杆腹板宽 500mm，顶板厚 400mm，底板厚 300mm。吊杆位置处系杆按实心截面设计，实心段长度为 1200mm。 另有：吊杆设计（
6、冷铸锚式） 、吊杆横梁设计（部分预应力（A 类）混凝土构件） 、端横梁设计（全预应力混凝土构件）等，不再赘述。 2.方案的选择 设计施工方案：为制造、运输和安装方便，主桥的主拱、斜靠拱采用分节段的形式，在现场先用高强度螺栓定位，然后对接焊接。除拱脚组合段外，每片主拱分五个节段，最长节段长 19.0m，中间合拢段长4.0m，最重节段 19.90t；斜靠拱也分五个节段，最长节段长 19.6m，中间合拢段长 4.13m，最重节段 8.25t。主拱和斜靠拱之间的横撑采用单根制造，并在工地现场与主拱和斜靠拱进行焊接。 主桥系杆和拱肋（包括斜靠拱）一起从岸边顶推至成桥位置，为保证顶推过程中的稳定和安全，系
7、杆临时钢束应严格按照图纸规定进行张拉和拆除。 根据以往国内外同类型桥梁顶推施工经验，结合本项目工程实际情况，施工前各方进行了施工方案论证，主要有： 工程位于市区范围内，征地范围较小，且按设计方案进行主跨顶推施工，引桥工程需等主桥顶推后方可施工，影响总体施工进度； 原设计方案中，主桥顶推施工过程中采用了体外预应力施工工艺，除对材料标准、人员素质要求较高外，现场施工人员的工作和管理也存在风险性； 大桥主桥部分为系杆式钢管拱桥，系杆为钢筋砼结构，该结构形式如采用顶推施工，可能导致系杆局部开裂，且顶推施工方案造价较高。在对安全、质量、进度、费用等综合考虑后，主桥施工采用支架现浇施工工艺。 3.现浇支架
8、系统设计 3.1 设计参数：钢管和工字钢等钢材均为 Q235，=210Mpa1,容许挠度L/4002 ； 钢筋混凝土重量按 26KN/m3 计算，模板计算时的荷载系数按 1.2 计算； 表一贝雷桁架（321）容许内力表3 上表中 3 排单层贝雷桁架承载力为 0.953 倍单排单层贝雷桁架承载力。实际施工时的贝雷桁架都在 3 排以上，以下进行多排单层贝雷桁架时，取折减系数为 0.85。 图 3 贝雷桁架布置纵断面示意图 3.2 结构分析和计算 3.2.1 结构分析：按照主桥施工采用支架现浇施工工艺，总体施工顺序为：将主桥支架预先抬高 1.2 米，现浇施工系杆、端横梁，待安装好拱肋再落梁。施工时，
9、先在河中打入钢管桩做临时墩，在临时墩上铺设贝雷梁、搭设钢管支架，浇筑系杆及端横梁混凝土，安装拱肋、吊杆，用千斤顶落梁，灌注拱肋混凝土，浇筑吊杆横梁、小纵梁，吊装桥面板。每个系杆设计长 75m，设计支架时，两端各长 4.5m 段与端横梁一起设计并计算，这里只计算中间 66m 长的系杆支架。 3.2.2 结构计算：（参见图 3）系杆支架验算端横梁支架验算（略）吊杆横梁验算（略）便桥验算（略） 。 3.2.2.1 贝雷桁架受力计算：系杆混凝土及支架、模板重量为（131+38）1.2=203KN/m； 采用结构力学求解器计算贝雷桁架的弯矩图、剪力图和挠度图（图4） 图 4 弯矩图、剪力图和挠度图（由上
10、至下） 1）最大弯矩发生在中间的两排临时墩处，单排贝雷桁架弯矩：Mmax/19=696KN.m1687.50.85=1434KN.m； 2）最大剪力发生在中间临时墩处，单排贝雷桁架：Qmax/19=160KN； 3）最大挠度发生在中间跨：fmax=3.4cm L/400，以上计算满足要求。 3.2.2.2 工字钢验算 贝雷桁架下设置承重梁为 2I50a 工字钢。中间两排临时墩受力最大，考虑到拱肋安装时，需承受部分拱肋重量，计算时每个临时墩增加荷载320KN。 （图 5） 图 5 工字钢弯矩图 工字钢最大弯矩 Mmax=132.62 KN.m，=71.3Mpa,满足要求。 3.2.2.3 钢管桩
11、验算 1）中间临时墩：承受系杆荷载，从外侧往内侧，各钢管桩受力依次为：F1=20.58+900.83=921.4KN； F2=926.96+1278.46=2199.4 KN； F3=168.51+932.2=2200.7 KN； F4=683.9-77.75=606.2KN。 （图 6） 图 6 工字钢剪力图（中间） 另参照规范，计算风荷载、水流力、强度和稳定性验算，均满足要求 2）两端临时墩：从外侧往内侧，各钢管桩受力依次为：F1=289.65KN； F2=653.11 KN； F3=669.53 KN； F4=274.47KN。 （图 7） 图 7 工字钢剪力图（两端） 3.2.2.4
12、钢管桩长度验算：钢管桩打入的土层见表二。 表二工程地质勘察资料 单桩竖向承载力标准值按下式计算4： Q=USqikli+pAqpk 1）中间墩钢管桩（1000）：经计算分析，当桩端进入强风化层1.2 米时，桩长（含水上部分）为 28.46 米。 2）两端钢管桩（800）：经计算分析，当桩端进入亚粘土层 0.5米时，桩长（含水上部分）为 25 米。 以上计算部分，均另外经过计算软件复核。 施工工艺 以从上到下，从外到内的顺序为原则。全面检查整个支架连接稳定情况，有松动的地方必须加固。做好护栏和警戒标志；做好安装和拆除的起重吊装方案，经审核后严格执行。 质量保证措施 项目经理部的质量检查机构，每月
13、组织一次质量检查和评比工作；作业班组实行上、下工序交接检查制度，并对特殊过程、关键工序跟踪检查。严把施工材料进场关，确保工程开工前有标准试验、施工中有试验检查，完工后有真实、准确、完整的试验数据；建立了完善的测量体系，确保施工全过程的测量数据真实、准确、完整地反映结构物几何空间尺寸和线型。 结语 斜靠式系杆拱桥结构施工完成后，比较好的体现了施工方案的修改目的。节约了工程费用，加快了工程进度，使业主方满意，发挥了桥梁的各方面效益。 参考文献： 1GB50017-2003，钢结构设计规范S. 2JTJ041-2000,公路桥涵施工技术规范S. 3张卫东,大跨度现浇贝雷梁支架的设计与验算J.内江科技.2010， （12） 4JGJ94-2008, 建筑桩基技术规范S. 作者简介：吴仍秋，男，1963，湖北省武汉人，高级工程师，大学本科，胜利大桥项目部经理，路桥施工。
