余韜

摘 要：江浙一帶的景觀拱橋較多，由于江浙一帶多數(shù)地區(qū)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(guī)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(tǒng)拱橋的景觀要求，同時系桿拱的吊桿往往費用高昂，養(yǎng)護(hù)的代價也很大，文章提出暗埋式系桿，僅平衡拱腳推力。

關(guān)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(shè)計混入了傳統(tǒng)蘇式元素和現(xiàn)代元素，結(jié)構(gòu)設(shè)計需要滿足景觀設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計

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

上部結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(xiàn)澆。橋面采用鑄造石護(hù)欄，側(cè)面用花崗巖板作為飾面。

下部結(jié)構(gòu)為座板臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。單個橋臺承臺長10m，寬6.25m，高2.906m，每個橋臺設(shè)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(shè)C30鋼筋混凝土擋墻，擋墻頂寬0.4m，內(nèi)側(cè)坡度為2.5：1，外側(cè)豎直。

為抵抗水平推力，在兩橋臺之間對應(yīng)每排樁基的位置設(shè)三道預(yù)應(yīng)力混凝土系梁，每個系梁寬1.2m，高1.5m，內(nèi)設(shè)4束9？準(zhǔn)s15.2（N1鋼束）和2束11？準(zhǔn)s15.2（N2鋼束）預(yù)應(yīng)力鋼絞線，系梁預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)對稱進(jìn)行，單個系梁內(nèi)預(yù)應(yīng)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(chǎn)生沉降，順橋向每隔7m設(shè)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(yīng)延伸至承臺表面1m。

3 施工步驟

橋梁的設(shè)計施工步驟如下：

（1）施工樁基、承臺（含拱座），注意預(yù)留擋墻和拱圈預(yù)埋鋼筋。

（2）施工系梁，混凝土強度達(dá)到設(shè)計值90%，彈性模量達(dá)到100%

且養(yǎng)生不少于10天后張拉預(yù)應(yīng)力N2。

（3）滿堂支架施工拱圈，混凝土強度達(dá)到設(shè)計值90%，彈性模量達(dá)到100%且養(yǎng)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(jìn)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(fā)生異常，應(yīng)找到原因后方可進(jìn)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(shè)置為固結(jié)。上部結(jié)構(gòu)靜力分析采用平面桿系有限元程序進(jìn)行計算。分別包括施工過程中、成橋狀態(tài)下恒載、活載、預(yù)應(yīng)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(guī)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(guān)規(guī)范規(guī)定對各種荷載進(jìn)行不同的荷載組合，對結(jié)構(gòu)的強度、剛度和應(yīng)力進(jìn)行驗算。

（1）系梁按部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件設(shè)計。

（2）橋面現(xiàn)澆混凝土、瀝青混凝土鋪裝層和護(hù)欄均作為全部二期恒載考慮。

（3）預(yù)應(yīng)力筋的有效長度包括預(yù)應(yīng)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(nèi)摩擦角為20度。

（5）樁基礎(chǔ)按摩擦樁設(shè)計，內(nèi)力按m法計算。

經(jīng)過計算，橋梁的各個構(gòu)件的極限強度均可以滿足使用要求。系桿在長期效應(yīng)組合下，未出現(xiàn)拉應(yīng)力；在短期效應(yīng)組合下最大拉應(yīng)力為0.25MPa，梁體抗裂性滿足規(guī)范對于A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的要求。拱圈在短期效應(yīng)組合下的最大計算裂縫寬度為0.12mm，滿足規(guī)范要求。

5 結(jié)束語

由于本橋矢跨比小，計算所得的拱腳推力達(dá)到16200kN，采用常規(guī)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(shè)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(tài)。本項目現(xiàn)已完工，既滿足了景觀設(shè)計的要求，也節(jié)約了造價，同時也將后期的維護(hù)成本大為降低。

參考文獻(xiàn)

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

[2]閆杰棟，閆文國.拉桿在小跨徑拱橋設(shè)計中的應(yīng)用[J].城市道橋與防洪，2012，1：52-54.