劉鐘仁，程懋芳

（江西同濟設(shè)計集團股份有限公司，江西 南昌 330000）

1 概述

四川省巴中市化湖一號橋是一座凈跨180.0 m的上承式鋼筋混凝土箱形拱橋，如圖1所示。主拱圈成拱工藝按“拱橋有平衡重平轉(zhuǎn)施工”設(shè)計，轉(zhuǎn)出的半跨橋體為帶混凝土底板的小直徑鋼管混凝土勁性骨架。

圖 1 四川巴中市化湖一號橋橋型圖（單位：cm）

2 總體設(shè)計及橋跨布置

橋梁全長246.8 m，主橋凈跨180.0 m，兩岸設(shè)置擋土墻。橫斷面布置為凈7.0 m行車道+兩側(cè)0.5 m欄桿，總寬8.0 m。

3 主橋上部結(jié)構(gòu)

主孔為上承式普通鋼筋混凝土箱形拱橋，凈跨180.0 m，凈矢高22.5 m，凈矢跨比1/8，拱軸系數(shù)m=1.988。主拱圈為等截面懸鏈線單箱雙室箱形拱。

上承式普通鋼筋混凝土箱形拱橋由主拱圈和拱上建筑組成?？缰袨閷嵏苟危瑑蓚?cè)各由6孔跨度11.5 m的裝配式預(yù)制部分預(yù)應(yīng)力混凝土T梁組成，在0號和1號橋臺處設(shè)伸縮縫。各孔T梁間為橋面連續(xù)，實腹段與空腹段相交處，T梁與主拱墊梁固結(jié)。拱上建筑包括墊梁、立柱、蓋梁（系梁）、簡支T梁以及橋面鋪裝混凝土。

主拱圈箱寬7.50 m、高3.3 m，拱箱側(cè)腹板、中腹板之間中至中距離為3.4 m，頂、底板厚0.3 m，側(cè)腹板和中腹板厚0.38 m，每個室的四角設(shè)有0.5 m×0.2 m的倒角。每排立柱下和每排立柱間（兩道）設(shè)有拱箱橫隔板，橫隔板厚度為0.25 m。拱腳至第三道橫隔板長度范圍內(nèi)（16.702 m）設(shè)置頂、底加厚段，頂、底板厚度由30 cm加厚至拱腳斷面的50 cm。

墊梁設(shè)在每排立柱下，主要作用是擴散立柱集中力對主拱圈的作用。墊梁寬度為1.2 m，長度為7.50 m，靠拱頂一側(cè)高度為0.5 m。

拱上立柱橫橋向為3根，斷面尺寸根據(jù)立柱高度分別為1.0 m×0.8 m、0.8 m×0.8 m，3根立柱分別支承在主拱圈的邊腹板和中腹板上。拱上立柱之間的橫向間距為3.28 m?？拷澳_的拱上1號立柱平面尺寸為1.0 m×0.8 m，其間設(shè)兩道橫系梁，橫系梁尺寸為0.8 m×0.8 m；拱上2、3號立柱平面尺寸為0.8 m×0.8 m，其間設(shè)一道橫系梁，橫系梁尺寸為0.65 m×0.65 m；其余立柱平面尺寸為0.8 m×0.8 m，立柱間不設(shè)橫系梁。

立柱上蓋梁寬1.6 m（考慮抗震細則的構(gòu)造要求）、高0.8 m、長7.66 m，立柱直接承擔(dān)T梁的豎向作用力，蓋梁主要承擔(dān)T梁荷載、系梁以及抗震擋塊功能。

蓋梁以上的行車道橋面系選用跨徑11.50 m的C40簡支部分預(yù)應(yīng)力混凝土T梁作為拱上建筑的基本結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于橫向連接比空心板可靠、自重輕、外觀美觀，可以在兩岸的勁性骨架的預(yù)拼裝場地預(yù)制，材料用量比空心板更省。

拱上小孔每一孔橫向設(shè)4片T梁，梁中距離2 m，T梁高1.1 m，中梁預(yù)制寬度為1.5 m，邊梁預(yù)制寬度為1.75 m。濕接縫寬度為0.5 m，端部和跨中設(shè)置橫隔板。T梁行車道板上設(shè)有10～14 cm厚的C40鋼纖維橋面鋪裝。

4 主橋下部結(jié)構(gòu)

主橋下部構(gòu)造設(shè)計包括下盤基礎(chǔ)、上盤、橋臺背墻和上、下盤封盤混凝土。轉(zhuǎn)體設(shè)施包括磨心、磨蓋、倒錐體、撐腳、環(huán)道等。

主橋下部構(gòu)造按組合式橋臺設(shè)計，橋梁的垂直荷載由上、下盤之間的封盤混凝土傳給下盤基礎(chǔ)，橋梁的水平推力由橋臺背后、上盤頂面線以下基坑超挖部分回填的C30片石混凝土傳給基巖。不要求上、下盤之間預(yù)留外露鋼筋相互焊接再通過封盤混凝土形成整體。

普通鋼筋混凝土球鉸分為下球鉸（磨心）和上球鉸（磨蓋），下球鉸是一個高出基礎(chǔ)下盤頂面的“圓餅”狀的混凝土實體。球鉸表面是一個凸形球缺面，它是承受全部轉(zhuǎn)動體系質(zhì)量的關(guān)鍵部位，材料采用C50混凝土。

上轉(zhuǎn)盤是把整個轉(zhuǎn)動體系質(zhì)量傳遞給磨心的一個厚重的大體積混凝土實體，受力復(fù)雜，但通過局部應(yīng)力分析，可以十分可靠地用三向預(yù)應(yīng)力把上轉(zhuǎn)盤設(shè)計成一個可靠的剛體，保證在施工的全過程中，上轉(zhuǎn)盤單獨通過磨心承受全部轉(zhuǎn)體重量時，任一截面都有足夠的壓應(yīng)力儲備。

橋臺背墻采用實心墩形式，寬度為9.0 m，厚度為4.2 m，高度為25.5 m；磨心軸線距主孔起拱線距離為3 m，至背墻尾部距離為8.5 m，至上盤尾部距離為11.0 m，至上盤前沿距離為5.0 m。背墻不僅在轉(zhuǎn)體階段起平衡重心的作用，還是扣索和背索的反力墻，在形成轉(zhuǎn)動體系過程中，通過逐級交替張拉扣索、背索鋼絞線，最終實現(xiàn)脫架形成轉(zhuǎn)動體系以便轉(zhuǎn)體。通過有效的施工監(jiān)控，保證橋臺背墻頂位移滿足規(guī)范，墩身任何截面在任何工況下都受壓為主，不發(fā)生不允許的拉應(yīng)力。

由于主橋采用轉(zhuǎn)體施工工藝設(shè)計，主橋除考慮永久性基礎(chǔ)設(shè)計外，為保證轉(zhuǎn)動體系制作及轉(zhuǎn)體過程中的安全，對預(yù)制階段上盤和背墻落在永久基礎(chǔ)以外的部分必須設(shè)置臨時基礎(chǔ)，且臨時基礎(chǔ)同樣要求落在基巖上。對轉(zhuǎn)動體系可能轉(zhuǎn)動的范圍內(nèi)的地表進行硬化處理。

基坑開挖邊坡應(yīng)根據(jù)開挖揭露的巖性現(xiàn)場調(diào)整，或者采用光面爆破，以減少開挖范圍。為確保大橋施工及運營期的安全，邊坡必須采用噴錨防護。

5 轉(zhuǎn)動體系構(gòu)造

轉(zhuǎn)出的橋體是帶混凝土底板的小直徑鋼管混凝土勁性骨架，它是半跨鋼混組合結(jié)構(gòu)的拱形空間網(wǎng)架。下弦是鋼筋混凝土底板，它把3片上弦鋼管混凝土桿件和腹桿是雙肢角鋼的平面桁架連成整體，它的腹桿、上平聯(lián)以及橫剖面上的橫向剪刀撐都用型鋼通過節(jié)點板連接形成幾何不變的、穩(wěn)定的三角形。這種轉(zhuǎn)動體系的特點是重量輕、剛度和強度大。下盤包括基礎(chǔ)、磨心球鉸、環(huán)道和它兩側(cè)預(yù)留的孔洞；上轉(zhuǎn)盤包括上盤、撐腳、背墻、拉桿扣索和背索以及轉(zhuǎn)出的橋體——帶混凝土底板的勁性骨架，它們組成一個完整的轉(zhuǎn)動體系。在轉(zhuǎn)體階段，上弦為空鋼管，轉(zhuǎn)動體系質(zhì)量為5 060 t，其重心基本控制在磨心的圓心處，扣索拉力為10 200 kN。該橋按“中心承重轉(zhuǎn)體”的構(gòu)思設(shè)計。

6 結(jié)語

有平衡重轉(zhuǎn)體施工方法施工，可以取得施工安全、質(zhì)量可靠、操作簡易、造價節(jié)省的技術(shù)經(jīng)濟效益。橋梁有平衡重轉(zhuǎn)體施工的工藝實際上大量工作是在岸邊陸地上進行常規(guī)的土石方開挖、搭設(shè)支架、鋪設(shè)模板、綁扎鋼筋、澆筑混凝土，它的操作空間和時間都相對寬松、富裕；一旦轉(zhuǎn)動體系形成，在轉(zhuǎn)體的全過程中，轉(zhuǎn)動體系的各桿件之間不會再發(fā)生作用力的交換或變化，因而施工安全、質(zhì)量可靠；而且由于轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)基本就是橋梁結(jié)構(gòu)本身，沒有復(fù)雜、昂貴的輔助施工設(shè)施，因而造價便宜。這些工藝已經(jīng)被大量的工程實踐檢驗過，是成熟可靠的。