張坤球，韋大川

(廣西路建工程集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530001)

中越北侖河二橋主拱箱支架方案設(shè)計(jì)

張坤球，韋大川

(廣西路建工程集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530001)

中越北侖河二橋主拱箱施工實(shí)行跨國合作修建模式，雙方各自修建半跨拱橋，具有較高的施工風(fēng)險。文章針對該橋支架結(jié)構(gòu)、施工技術(shù)工藝流程和施工管理協(xié)調(diào)方面的難點(diǎn)與要求，介紹了該橋主拱箱的特殊支架設(shè)計(jì)方案，對拱橋的落地支架現(xiàn)澆施工具有一定的借鑒作用。

中越北侖河；跨國合作修建；支架設(shè)計(jì)；技術(shù)要求

0 引言

中越北侖河二橋主拱箱施工經(jīng)兩國商定，以兩國河界為界，實(shí)行跨國合作修建模式，雙方各自修建半跨拱橋，具有較高的施工風(fēng)險。加上施工期間界河通航有特別規(guī)定，其支架結(jié)構(gòu)、施工技術(shù)工藝流程和施工管理協(xié)調(diào)較其它同類橋梁有諸多不同點(diǎn)及更高的要求，需針對這些特殊情況進(jìn)行合理可靠的支架設(shè)計(jì)，切實(shí)保證施工期間支架承載安全。

1 工程概況

中越北侖河第二座公路大橋與防城港至東興一級公路相接，橋梁起點(diǎn)位于中國東興市市郊陳屋村附近，往南跨越界河北侖河，終點(diǎn)位于越南芒街市境，橋長556 m。中方橋長401.5 m，含4聯(lián)單跨跨徑30 m的現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱型梁橋和半跨鋼筋混凝土箱型拱主橋；越方橋長154.5 m，含1聯(lián)單跨跨徑30 m的現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱型梁橋和半跨鋼筋混凝土箱型拱主橋。主橋?yàn)?-凈105 m上承式箱拱橋，橋梁寬27.7 m，按4車道+2輔助車道布置。

主拱箱為等截面鋼筋混凝土箱形無鉸拱，拱軸線為懸鏈線，凈跨徑L0=105m，凈矢高f0=13.378m。拱箱截面寬21.7m(內(nèi)部橫向設(shè)6個箱室)，高1.8m，頂、底板和腹板從拱腳至拱頂厚度逐減，由0.35m變至0.25m。

設(shè)計(jì)要求拱箱分3環(huán)8段施工，共設(shè)包含拱腳和拱頂間隔槽在內(nèi)的9個間隔槽。

本橋在建中，施工重點(diǎn)和難點(diǎn)為主拱箱。經(jīng)中越雙方的多次協(xié)調(diào)，并在中方的主導(dǎo)下，確定了基本一致的施工技術(shù)方案。以下對支架方案設(shè)計(jì)進(jìn)行簡要介紹。

2 對合作雙方的總體技術(shù)管理要求

(1)嚴(yán)格保證主拱箱對稱、分段、分環(huán)、均衡進(jìn)行施工加載的規(guī)定，使拱箱變形符合設(shè)計(jì)、規(guī)范要求，兩半跨變形一致，避免偏壓荷載引起支架破壞。采用可靠的加固措施和止滑措施，防止拱箱澆筑過程中塌模卸載、成型的拱箱分環(huán)節(jié)段下滑等導(dǎo)致嚴(yán)重偏壓情況的發(fā)生。

(2)建設(shè)雙方加強(qiáng)協(xié)調(diào)，保證拱架結(jié)構(gòu)的一致性和整體性。對主拱箱進(jìn)行合理的整體和細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，確保主拱箱支架整體牢固，細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)周全，使支架強(qiáng)度、剛度、整體性和穩(wěn)定性等滿足要求，并通過合理的預(yù)壓方法檢驗(yàn)支架的安全性。

(3)要嚴(yán)格防止環(huán)段因設(shè)備故障，混凝土供應(yīng)中斷，形成嚴(yán)重削弱拱圈受力的、斜交于拱軸線的施工縫。

(4)主拱兩個半拱的施工互相之間存在重大的影響，任何一方施工發(fā)生問題，都有可能對全橋施工造成重大影響。建設(shè)雙方應(yīng)加強(qiáng)協(xié)調(diào)，共同建立暢通有序、快速高效的溝通決策和統(tǒng)一行動管理機(jī)制，使雙方圍繞以上要求做好施工技術(shù)方案編制、施工組織管理、設(shè)備性能保證、材料保證、同步監(jiān)測、工序質(zhì)量互檢等方面的工作，使施工工作優(yōu)質(zhì)、安全、順利開展。

3 支架方案設(shè)計(jì)

綜合考慮主橋?yàn)榭鐕F(xiàn)澆拱橋的特殊情況、橋位河岸與河床地形地質(zhì)情況、水文地質(zhì)情況、界河通航要求及防止過往船只撞擊能力的要求，確定拱箱現(xiàn)澆支架采用落地組合式滿堂支架。同時考慮拱座和主拱的形狀尺寸高程參數(shù)(含預(yù)拱度和預(yù)抬值)和兩國承建方的技術(shù)和管理水平、設(shè)備性能、材料(包括周轉(zhuǎn)材料)現(xiàn)狀，按《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》要求全橋支架進(jìn)行120%設(shè)計(jì)荷載預(yù)壓，同時因跨國一方設(shè)備出現(xiàn)故障，混凝土供應(yīng)中斷，另一方拱腳段底環(huán)超前一環(huán)施工兩個最不利工況，進(jìn)行全面的受力計(jì)算、分析后確定主拱支架結(jié)構(gòu)的總體和細(xì)部結(jié)構(gòu)。主拱箱支架布置圖見圖1。

3.1 跨式支架部分

3.1.1 總體布置

本方案跨式支架包含0#地梁和各排臨時墩以及其上的各縱向工字鋼縱梁、貝雷縱梁。除兩岸拱腳至河岸段為實(shí)地段，中間段落為河道，支架采用由0#地梁和各排鋼筋混凝土臨時墩支承的多跨結(jié)構(gòu)，跨徑組合經(jīng)綜合研究論證，確定為(5.76+6+6.2+6+21.06×2+6+6.2+6+5.76)m。中方和越方按有關(guān)規(guī)定各設(shè)一個跨度21.06m的通航孔，滿足各自的通航需要?？缡街Ъ懿贾檬疽鈭D見圖2。

(a)

(b)

(c)

(d)

圖2 跨式支架布置示意圖

3.1.2 基礎(chǔ)

(1)0#地梁采用置于堅(jiān)實(shí)地基上的地梁，地梁頂面對應(yīng)埋設(shè)水平預(yù)埋鋼板與其上每列工字鋼縱梁焊接固定。

(2)水中臨時墩基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土樁式基礎(chǔ)，其中1#～3#(越方1′#～3′#)墩設(shè)計(jì)樁徑為80cm，4#～5#(越方4′#)墩設(shè)計(jì)樁徑為100cm。

3.1.3 墩柱

(1)1#、2#、4#臨時墩墩柱采用與設(shè)計(jì)樁徑相同的鋼筋混凝土圓柱。

(2)3#墩在鋼筋混凝土圓柱頂上設(shè)置喇叭形擴(kuò)大頭，埋接鋼管混凝土柱滿足通航孔貝雷縱梁往本墩延伸連接的需要，如圖3所示。

(3)5#(跨中)墩承受拱箱施工時巨大的豎向力，墩頂橫梁采用由8片Ⅰ56a型工字鋼(4片為一組)組成的組合鋼橫梁，所占寬度較大，因應(yīng)此情況，上部設(shè)置喇叭形擴(kuò)大頭滿足型鋼組合橫梁支承寬度的需要，如圖4所示。

圖3 跨中臨時墩擴(kuò)大頭構(gòu)造示意圖

圖4 3#臨時墩擴(kuò)大頭構(gòu)造示意圖

3.1.4 橋墩抗縱向傾覆設(shè)計(jì)

(1)雙方各墩除考慮滿足支承強(qiáng)度外，0#地梁至3#墩還需通過桿件相互間連接成格柵形整體，以有效抵抗拱腳段拱箱施工加載時通過支架傳遞下來的水平推力。另外，0#地梁置于地基內(nèi)，具有較好的抗推移能力，與各排臨時墩作有效的連接之后，整體抗水平推力能力得到顯著加強(qiáng)，能有效防止臨時墩縱向傾覆。

(2)由于中越各一跨通航孔跨徑和高度大，相關(guān)的臨時墩高度大，穩(wěn)定性差。為保證拱箱支架的縱橋向整體穩(wěn)定性，特此進(jìn)行了針對性的方案設(shè)計(jì)，將貝雷縱梁由中方3#臨時墩開始通長布設(shè)至越方3′#臨時墩。3#、4#墩位于同一橫向位置的各列兩根墩柱設(shè)置縱向型鋼水平撐、X撐相連，使3#、4#(越方3′#、4′#)墩形成具有較強(qiáng)縱向穩(wěn)定性的整體，從而提高和保證臨時墩本身及整體支架的縱向抗傾覆能力。

(3)頂、底橫撐和X撐桿件采用[40#槽鋼，雙槽鋼口對口焊接組合。

(4)在鋼筋混凝土墩柱相應(yīng)位置設(shè)預(yù)埋牛腿鋼板并通過節(jié)點(diǎn)板使墩柱與底橫撐和X撐相連。3#臨時墩鋼管混凝土柱直接通過節(jié)點(diǎn)板使管柱與底橫撐和X撐相連。

3.1.5 3#～5#臨時墩縱橫向穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

(1)3#～5#臨時墩相鄰墩柱間均設(shè)置橫向水平撐和X撐相連，以增強(qiáng)臨時墩橫向穩(wěn)定性和抗船只撞擊能力(見圖5～6)。

(2)頂橫撐利用已有的柱頂橫梁。底橫撐和X撐桿件材料、規(guī)格和設(shè)置方法與上述縱向橫撐、X撐相同。

圖5 3#墩鋼管柱橫向支撐結(jié)構(gòu)示意圖

圖6 跨中臨時墩橫向支撐結(jié)構(gòu)示意圖

3.1.6 墩頂加強(qiáng)及預(yù)埋

(1)各臨時墩墩柱頂部1.5m高度和喇叭形鋼筋混凝土擴(kuò)大頭設(shè)φ16、間距10cm的加強(qiáng)螺旋箍筋，對其內(nèi)混凝土和鋼管混凝土柱預(yù)埋段的握固作用更強(qiáng)。混凝土標(biāo)號亦適當(dāng)提高，以滿足局部承壓強(qiáng)度。

(2)墩柱頂部設(shè)兩層加強(qiáng)鋼筋網(wǎng)，并預(yù)埋厚16mm水平鋼板以支墊橫梁并與橫梁焊接固結(jié)。

3.1.7 墩頂橫梁

各墩橫梁為工字鋼組合梁，工字鋼翼板間進(jìn)行可靠的焊接使各工字鋼形成良好的受力整體，避免橫梁工字鋼組各工字鋼受力不均勻，橫梁局部應(yīng)力超標(biāo)發(fā)生破壞。工字鋼接頭應(yīng)設(shè)在墩頂中央或L/4處，嚴(yán)禁設(shè)在墩邊和跨中。橫梁與墩頂預(yù)埋鋼板通過焊接可靠固結(jié)。

3.1.8 各跨縱梁

各跨縱梁的材料類型根據(jù)現(xiàn)行《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的L/2 000撓度控制值經(jīng)受力計(jì)算后確定：0#地梁～3#臨時墩縱梁采用Ⅰ40a#工字鋼；3#～越方3′#采用通長貝雷縱梁，其中3#～4#(越方3′#～4′#)墩上設(shè)置2層，中方4#墩至越方4′#采用三層。各型縱梁橫向均為28列。

3.1.9 工字鋼縱梁的布設(shè)及與橫梁固定

工字鋼縱梁共28列，采用Ⅰ40#工字鋼。工字鋼中軸線橫向間距與其上碗扣架的橫向步距一致，為90cm。各列工字鋼縱梁應(yīng)在橫梁上準(zhǔn)確放樣安裝。在每縱與梁橫梁相交處，將縱梁焊接固定在橫梁頂面，加強(qiáng)各排臨時墩的整體性，同時約束縱梁在橫梁上縱向移動，并避免縱梁橫向傾覆。

3.1.10 貝雷縱梁的布設(shè)及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定措施

(1)貝雷縱梁列數(shù)與橫向步距與工字鋼縱梁一致，見圖7。

(2)上下兩層貝雷片的弦桿通過桁架螺栓連接緊固。

(3)每兩列貝雷片為一組(每組縱軸線橫向間距180cm)，在每片貝雷片端頭處設(shè)豎向支撐架相連，在底層每片貝雷片底中部和頂層每片貝雷片頂中部設(shè)水平支撐架相連，每相鄰豎向支撐架之間用[8#槽鋼將其底、頂橫桿互相連接，保證貝雷梁全長范圍的整體性和橫向穩(wěn)定性。

(4)中越雙方兩跨貝雷梁應(yīng)使用弦桿接頭銷子將所有對應(yīng)的弦桿連接成整體，使其能起到抵消兩半拱對稱施工時產(chǎn)生的對向水平推力的作用。

圖7 貝雷縱梁橫向穩(wěn)定結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 碗扣支架部分

3.2.1 總體布置

碗扣支架的布置經(jīng)受力計(jì)算確定。碗扣架立桿橫向共28列，與跨式支架的縱向工字鋼和貝雷片中心位置一致，橫向步距同為90cm。拱箱靠拱腳的兩個分段因?yàn)閮A角和拱箱壁厚大，相應(yīng)荷載大，下方的立桿縱向步距設(shè)為60cm?？抗绊攦煞侄魏奢d變小，下方立桿縱向步距設(shè)為90cm。碗扣架采用普通扣件式鋼管作穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，設(shè)置橫立面、縱立面和水平X撐及立桿頂部縱橫向通長連桿，均是保證支架整體性和穩(wěn)定性的重要結(jié)構(gòu)。X撐和通長連桿鋼管的設(shè)置、固定和接長應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范對鋼管以扣件連接的有關(guān)規(guī)定。

3.2.2 拱腳至0#地梁范圍的地基處理

將此段落橋面上下游側(cè)各拓寬2m的投影范圍開挖、整平、壓實(shí)和硬化，混凝土硬化層(C25，厚25cm)應(yīng)振搗密實(shí)，表面認(rèn)真收漿整平成水平面。

3.2.3 預(yù)拱度和施工預(yù)抬值

支架搭設(shè)高度的處理應(yīng)考慮設(shè)計(jì)預(yù)拱度和抵消支架施工時支架彈性和非彈性下沉的施工預(yù)抬值。設(shè)計(jì)預(yù)拱度和施工預(yù)抬值由拱腳至拱頂?shù)姆峙浞椒ê头峙淞堪凑赵O(shè)計(jì)文件方法，調(diào)整分配于每排(附設(shè)計(jì)樁號)碗扣支架立桿上，并制作相應(yīng)的分配表，以便在施工各階段對支架高程進(jìn)行準(zhǔn)確控制。

3.2.4 碗扣架的安裝及立桿頂部高程的處理

(1)立桿應(yīng)按主拱箱支架布置圖的平面位置(橫向位置、樁號)準(zhǔn)確放樣安裝。

(2)所有立桿底托統(tǒng)一設(shè)可調(diào)高度10cm。底托桿應(yīng)準(zhǔn)確對中于跨式支架的縱向工字鋼和貝雷片頂面中央。避免工字鋼和貝雷片偏心受壓失穩(wěn)。

(3)將0#地梁～3#臨時墩范圍的立桿底托點(diǎn)焊固定在縱向工字鋼頂面，防止支架在水平力作用下出現(xiàn)整體滑動的可能性。

(4)貝雷片弦桿有空槽，碗扣架標(biāo)準(zhǔn)底托板相對薄弱，應(yīng)設(shè)加強(qiáng)墊板。

(5)支架除最頂一層外主要采用標(biāo)準(zhǔn)長度為3m的立桿，減少立桿豎向接頭。頂部受拱腹懸鏈線高程的影響，設(shè)置適當(dāng)長度的標(biāo)準(zhǔn)立桿和非標(biāo)準(zhǔn)立桿，其中標(biāo)準(zhǔn)長度桿的選用以不高于立桿頂部設(shè)計(jì)高程和盡量減少接高長度為原則，選用高度更小的標(biāo)準(zhǔn)長度桿。

(6)立桿頂部可調(diào)頂托的設(shè)置：可調(diào)頂托桿在立桿頂部的高出長度為20cm，以供微調(diào)頂托板至緊密接觸其上方的拱腹弧形分配梁(本文未述)，使各立桿受力分配均勻，并使高程符合要求。

(7)對各排立桿最頂一層標(biāo)準(zhǔn)長度管管頂高程進(jìn)行測量記錄計(jì)算，如與立桿頂設(shè)計(jì)高程差>10cm，須設(shè)接高管接高至立桿頂設(shè)計(jì)高程。

(8)上下層立桿、接高管和其下立桿通過銷孔和穿銷固定。

3.2.5 碗扣架各向X撐的具體布設(shè)

(1)橫立面X撐

橫立面X撐的縱向步距，在拱箱第一段范圍和通航孔上范圍，支架較矮，設(shè)為2.7～3m；其余部分橫立面X撐步距為2.7m。斜桿橫向間距2.7m。

(2)縱立面X撐

縱立面X撐對本橋支架的作用，相較于橫立面X撐，除增加整體性和穩(wěn)定性，還起著抵抗拱箱各加載階段對支架產(chǎn)生的水平推力的重要作用，故其搭設(shè)安裝應(yīng)更加認(rèn)真和精細(xì)化，嚴(yán)格保證安裝質(zhì)量。

縱立面X撐單向斜桿的縱橋向步距、除貝雷梁段落外為1.8m，X撐的橫橋向步距為1.8m。貝雷梁段落上方為拱頂平坦段，受水平力較小，設(shè)為2.7m，X撐的橫橋向步距同為2.7m。

縱立面X撐應(yīng)嚴(yán)格按圖放樣安裝，不得隨意安裝，以保證不偏離力學(xué)設(shè)計(jì)模型。

X撐最頂上的每根斜桿還應(yīng)通過扣件與立桿頂部的縱橋向弧形通長連桿有效連接。

(3)水平向X撐

在每層碗扣架的底部橫桿高度，設(shè)置一道水平向X撐。

(4)管頂連接穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

管頂連接穩(wěn)定結(jié)構(gòu)為立桿頂部縱橋向弧形通長連桿及橫橋向通長連桿(見圖8)。

圖8 立桿頂部縱橫橋向通長連桿布置示意圖

每列和每排立桿頂部設(shè)縱橋向弧形通長連桿及橫向通長連桿的目的，是增加各立桿頂部的整體性，最大限度減少立桿和頂托的自由長度，保證支架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，其作用十分重要，須逐列逐排布設(shè)。

通長連桿設(shè)于立桿頂部(縱向連桿在上，橫向連桿在下)，盡可能靠近桿頂擴(kuò)大管下端，通過扣件與立桿的標(biāo)準(zhǔn)管身緊固連接。通長連桿接頭按規(guī)范方法和要求搭接，保證搭接長度和搭接扣件數(shù)量正確，扣件連接緊固。

(5)碗扣架縱向橫桿與貝雷片的連接

碗扣架縱向橫桿應(yīng)與通航跨貝雷片可靠連接，以對拱箱對稱施工時的對向水平推力起到部分抵消作用。具體做法為在貝雷片兩端焊接豎向工字鋼。在工字鋼高度范圍內(nèi)的每層縱向橫桿稍下方，對應(yīng)設(shè)一道縱向鋼管抵住豎向工字鋼并將管端與工字鋼焊固，通過扣件將鋼管與就近4～5排立桿連接緊固，應(yīng)按此預(yù)先計(jì)算確定鋼管長度(見圖9)。

圖9 碗扣架與貝雷架連接結(jié)構(gòu)圖示意圖

4 結(jié)語

在本橋主拱箱跨國合作支架現(xiàn)澆施工的現(xiàn)狀下，支架設(shè)計(jì)布置的合理性，支架整體、局部和細(xì)部的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，構(gòu)件連接的可靠性等，是支架在拱箱施工過程中承載安全的至關(guān)重要的因素，與支架設(shè)計(jì)同步，進(jìn)行了全面的受力計(jì)算。此外，支架(指碗扣支架)上縱、橫向分配梁、模板以及各階段的止滑結(jié)構(gòu)等合理可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布置亦十分關(guān)鍵。由于篇幅所限，在此不進(jìn)行敘述。同時，應(yīng)制定專項(xiàng)支架預(yù)壓監(jiān)測分析方案，在箱梁底模和相應(yīng)的止滑結(jié)構(gòu)安裝完成并全面檢查驗(yàn)收后，根據(jù)方案進(jìn)行支架的分級預(yù)壓，及時收集和分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，以檢驗(yàn)和保證支架的可靠性。

[1]交通運(yùn)輸部第一工程總公司.公路施工手冊—橋涵(下)[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2]JTG/TF50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

Support Design for Main Arch Box of Sino-Vietnam Beilun River II Bridge

ZHANG Kun-qiu，WEI Da-chuan

(Guangxi Road Construction Group Co.，Ltd.，Nanning，Guangxi，530001)

The main arch box construction of Sino-Vietnam Beilun River II Bridge Construction imple-ments the transnational cooperation construction mode，both sides builds half-span arch bridge each，which has higher construction risk.Aiming at the difficulty and requirements in support structure，con-struction technology process and construction management coordination of this bridge，this article de-scribed the design plan of special support for the main arch box of this bridge，thereby providing the certain reference for cast-in-place construction of consol supports in this bridge.

Sino-Vietnam Beilun River；Transnational cooperation construction；Support design；Techni-cal requirements

張坤球(1968—)，高級工程師，主要從事公路工程施工技術(shù)開發(fā)和管理工作；韋大川(1984—)，助理工程師，主要從事鋼構(gòu)件設(shè)計(jì)制作工作。

U448.22+

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.07.011

1673-4874(2015)07-0043-06

2015-06-07