景观拱桥的参数化设计分析

乔为国，曲慧明，马 悦

（重庆市设计院有限公司，重庆市400015）

1 工程概况

拟建场地位于南充市嘉陵区，属中亚热带湿润气候区，季风气候显著，四季分明，冬暖夏热，日照偏少，湿度大，降雨量较多。根据市政规划，对滨江南路沿江侧绿化景观和丝绸公园等进行全面提升改造。其中，连接A区、D区的泥溪河和B区景观湿地均需要设计景观拱桥，工程场地的地形起伏变化较小，地势平坦，景观拱桥现场图如图1所示。

图1 景观拱桥实景图

2 工程设计

拱桥在我国具有悠久的历史，与钢筋混凝土结合后能够适应各种跨度，具有广阔的应用前景[1-3]。本工程中，泥溪河下游景观拱桥连接景观A区、D区，跨越泥溪河，三孔拱桥全长52 m，桥梁宽5.0 m，B区景观拱桥连接了堤岸与岛岸两处，单孔拱桥全长26 m，桥梁宽3.0 m。在设计过程中，可以根据现有工程参数资料先确定不同的净跨和净矢高，再进行计算，以节约设计过程的时间。泥溪河景观拱桥立面布置图如图2所示。

图2 泥溪河拱桥立面布置图（单位：mm）

2.1 拱桥结构计算

本工程采用桥梁博士软件进行计算，计算简图如图3所示。

图3 计算内力简图（单位：kN·m）

主要计算结果与规范要求的对比见表1。

从表1中可以看出，景观拱桥的承载能力极限状态等设计结果满足规范要求。

表1 主要计算结果与规范要求对比

2.2 下部结构

本工程中,景观拱桥的下部结构由桥墩、承台和群桩组成。其中，泥溪河拱桥的墩断面尺寸为4 m（顺桥向）×5 m（横桥向）,承台厚2.0 m，其平面尺寸为6.45 m（横桥向）×5.5 m（顺桥向），每个承台共布置两排（每排各2根）直径1.5 m的桩基础。拱桥桥台由承台和群桩组成，承台厚2.5 m，其平面尺寸为6.45 m（横桥向）×5.5 m（顺桥向），每个承台共布置两排（每排各2根）直径1.5 m的桩基础。因B区拱桥的尺寸较小，承台厚1.5 m，平面尺寸为4.9 m（横桥向）×5.5 m（顺桥向），每个承台共布置两排（每排各2根）直径1.2 m的桩基础。拱桥的台后挡墙均采用U形重力式挡墙，挡墙顶标高应根据景观踏步布置来确定。由于本工程范围内覆土较深，桩基采用机械钻孔成桩。桩基以中风化砂岩层作为持力层，针对斜坡地形，桩基础的起算点至斜坡面完整岩石的水平距离应大于5.0 m，桩底处距完整岩石距离不小于9 m，以保证桩基的稳定。

在施工过程中，根据开县政府的防汛公告和业主的工期进度安排，本工程进行桩基钻孔和承台施工时处于汛期。为防止洪水影响，采取了一些专项措施。首先，承台采用沉井和C25素混凝土封底进行开挖施工。其次，原设计考虑利用镇东侧引道作为施工临时便道，现在筑路围堰需要先行实施。为了满足沉井施工的便利和机具材料的进场要求，在镇东侧增设临时道路。沉井做法示意图如图4所示。

图4 沉井做法示意图（单位：mm）

2.3 其他事项

在设计中，为了保证拱圈的稳定性，需要利用支架。在搭建支架后、浇筑混凝土前，需要消除支架的初始变形。常见的办法是采用施工总荷载一定比例的荷载进行预压，以便消除支架和支架地基等非弹性变形对拱圈线形的影响。在预压后，浇筑拱架的混凝土。然后，在这部分混凝土初凝前，需要完成全桥的浇筑工作。在全桥的混凝土都达到龄期，完成桥墩、桥台处的护拱施工后才可以对所有拱圈卸架，并且应按照拟定施工方案循环作业。先采用较小的卸载量，随着时间逐渐增大，再在纵向需要对称卸落作业，横向应同时卸落作业。全程监测桥梁的变形数据，确保按期完成桥梁的浇筑和卸架工作。

3 结 论

拱桥设计时有重要的景观需求，比较好的办法是根据已有拱桥总结相关参数，然后根据跨径进行调整。在设计过程中，结合现场实际的地质、地形和水文条件，同时考虑施工方法和周边人文建筑等因素，根据现场实际和汛期情况及时配合调整设计方案，按照工期要求及时完成项目。在拱桥的施工过程中设置了支架作为浇筑的辅助措施，应对预压和拆卸提出明确的要求，确保工程项目的现场安全。