浅谈岷江二桥拓宽钢筋混凝土拱桥施工

王春学WANG Chun-xue；杨昊YANG Hao

（①中交第三公路工程局有限公司，重庆401147；②中交二公局第一公路工程有限公司，武汉430056）

1 工程概况

乐山岷江二桥拓宽部分桥梁全长666.9m，跨径布置为：2×30m（引桥）+7×70m（主桥）+2×30m（引桥）。桥梁主拱净跨为70m的钢筋混凝土箱形拱桥，全桥共11跨，设7孔70m主拱和4孔30m腹拱。主拱圈拱轴线为悬链线，净跨度为70m，净矢高为8.75m，矢跨比为1/8，拱轴系数为2.814。拱圈的总高度为130cm，拱箱顶底板厚均为20cm（拱脚段加厚到30cm），边腹板厚30cm，中腹板厚25cm。新建拱圈顶面全宽13.1m。拱圈在拱上侧墙位置设置一道厚70cm的横隔板。主拱圈上腹拱采用净跨为4.5m的圆弧拱，拱圈厚为25cm。边腹拱和第四孔腹拱设计为三铰拱。拱上采用墙式立柱，厚度为70cm。

2 设计方案的优化

2.1 拱桥的设计特点 拱桥设计外形宏伟壮观，且经久耐用。拱式桥梁在竖向荷载作用下，支撑处不仅有竖向反力，还有水平推力，由于这个水平推力使拱体内的弯矩大为减小。拱桥的主要承重结构是拱圈（或拱肋）。拱桥在竖向荷载作用下，桥墩或桥台将同时承受垂直力和水平推力，这样两端支撑处出有竖向反力外，还产生水平反推力。水平反推力将显著抵消荷载所引起的主拱圈（或拱肋）内的弯矩。

2.2 设计方案 设计图纸施工方案主拱圈采用拱架施工，附拱圈采用满堂支架或拱架施工，为平衡裸拱水平推力对桥墩的影响，在施工中设置临时钢绞线拉索体系，拉索采用8-8φ15.24钢绞线，待全桥合拢后放松拉索。至少在后续有两孔未合拢前不得施工主拱圈的拱上建筑。经分析原设计施工方案施工周期较长，工艺繁琐，安全隐患难以预防，耗用资金庞大。

根据拱桥的设计特点、受力情况、拱桥的相关规范要求，结合我部多年的施工经验，并采用Midas Civil大型有限元分析软件进行结构分析，对拱圈的整体验算，提出优化方案，即采用满堂支架施工，并将原施工方案步骤进行优化，取消了主拱圈及腹拱圈在施工中设置临时8-8φ15.24钢绞线拉索体系及拱架施工，现主拱圈采用满堂支架施工，施工顺序优化为：先施工5、6、7主拱圈—8、9主拱圈—3、4主拱圈—1、2附拱—10、11附拱。

3 结构分析及验算

3.1 拱圈内力计算 施工阶段验算裸拱施工下拱圈的强度及稳定性。主拱圈截面为单箱五室箱型截面，截面在拱脚段局部加厚，截面配筋分为三种形式，拱脚段、拱顶段、其他段配筋各不相同，验算正截面强度时需分别验算，抗剪钢筋配置一致，附拱拱圈为矩形截面，各断面尺寸、配筋均一致。内力分析和计算结果见表1、2所示。

表1 施工阶段拱圈内力计算结果汇总表

表2 施工阶段拱圈剪力计算结果汇总表

3.2 拱圈强度验算

3.2.1 拱脚段正截面验算

最大弯矩：

截面受力性质：下拉偏压

内力描述：

Nj=2.73e+04kN，Qj=0.0kN，Mj=1.41e+04kN-m

截面抗力：NR=1.31e+05kN＞=Nj=2.73e+04kN（满足）

最大轴力：

截面受力性质：下拉偏压

内力描述：

Nj=5.9e+04kN，Qj=0.0kN，Mj=1.33e+04kN-m

截面抗力：NR=1.87e+05kN＞=Nj=5.9e+04kN（满足）

3.2.2 拱顶段正截面验算

截面受力性质：下拉偏压

内力描述：

Nj=5.44e+04kN，Qj=0.0kN，Mj=8.87e+03kN-m

截面抗力：NR=1.44e+05kN＞=Nj=5.44e+04kN（满足）

3.2.3 其余段正截面验算

截面受力性质：下拉偏压

内力描述：

Nj=5.86e+04kN，Qj=0.0kN，Mj=1.16e+04kN-m

截面抗力：NR=1.3e+05kN＞=Nj=5.68e+04kN（满足）

3.2.4 斜截面抗剪验算

①计算是否需验算斜截面抗剪承载力：

γ0Vd≤0.5×10-3α2ftdbh0

左边=2910.7＞右边=1636.8（需要验算）

②验算：

表3 计算参数表

左边=2910.7＜右边=6399.4（截面满足）

斜截面抗剪应满足：γ0Vd≤Vcs+Vsb+Vpb

Vsb=0（普通弯起钢筋抗剪承载力设计值，本桥拱圈无弯起钢筋）

Vpb=0（预应力弯起钢筋抗剪承载力设计值，本桥无预应力钢筋）

左边=2910.7＜右边=7128.3（满足）

经验算主拱圈内力、强度等各项指标都满足采用满堂支架施工要求，故将原设计施工方案进行了上述优化。

4 结论

通过实际施工验证了经优化的施工方案从各方面是可行和有效的，从施工角度考虑，施工方便快捷、方案合理；从技术角度考虑，满堂支架施工工艺较成熟，安全隐患较低；从工期角度考虑，整座拱桥主拱圈施工在汛期来临前可以完成，整个合同工期可提前3到4个月完成；从经济角度考虑，采用满堂支架施工与采用8-8φ15.24钢绞线拉索体系及拱架施工相比，经济上可节省约1000万元。

[1]JTG D60-2004，公路桥涵设计通用规范[S].

[2]JTG D61-2005，公路圬工桥涵设计规范[S].

[3]JTG D62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[J].