暗埋系杆景观拱桥的设计

余韬

摘 要：江浙一带的景观拱桥较多，由于江浙一带多数地区岩层埋置较深，如果桥梁的矢跨比较小，则表层软土难以承受如此大的拱脚推力。如果要平衡拱脚推力，按常规做法一是做大体积的摩阻板，耗费巨大；二是做系杆拱桥，这种做法往往难以符合传统拱桥的景观要求，同时系杆拱的吊杆往往费用高昂，养护的代价也很大，文章提出暗埋式系杆，仅平衡拱脚推力。

关鍵词：暗埋系杆；小矢跨比；景观拱桥

1 工程概况

第九届江苏省园艺博览会博览园中有较多的景观拱桥，景观设计混入了传统苏式元素和现代元素，结构设计需要满足景观设计的要求。1号桥和2号桥位于展园的东入口，靠近检票口，其地位显得尤为重要。

2 结构设计

桥梁全长55m，桥面布置为0.5m（护栏）+1.5m（人行道）+6m（行车道）+0.5m（护栏）=8.5m。

上部结构为跨径46m的钢筋混凝土实腹式拱桥。拱圈厚80cm，宽830cm，拱轴线矢高5.75m，跨度46m，矢跨比为1：8。桥面铺装为4cmAC-13沥青砼+8cmAC-20沥青砼+防水层+8cm厚C40现浇混凝土。桥面横坡单向1.5%，通过拱上填料形成。拱圈采用满堂支架现浇。桥面采用铸造石护栏，侧面用花岗岩板作为饰面。

下部结构为座板台，钻孔灌注桩基础。单个桥台承台长10m，宽6.25m，高2.906m，每个桥台设6根1.5m直径钻孔灌注桩，桩基间距3.75m，桩长45m。承台及拱圈上设C30钢筋混凝土挡墙，挡墙顶宽0.4m，内侧坡度为2.5：1，外侧竖直。

为抵抗水平推力，在两桥台之间对应每排桩基的位置设三道预应力混凝土系梁，每个系梁宽1.2m，高1.5m，内设4束9？准s15.2（N1钢束）和2束11？准s15.2（N2钢束）预应力钢绞线，系梁预应力张拉应对称进行，单个系梁内预应力先张拉中间束，再同时张拉上下缘钢束。因系梁较长，为防止系梁因土壤蠕变产生沉降，顺桥向每隔7m设置一根1.2m直径的灌注桩。系梁采用C40水下混凝土，外裹三油二毡防水，在系梁与承台交接部位应延伸至承台表面1m。

3 施工步骤

桥梁的设计施工步骤如下：

（1）施工桩基、承台（含拱座），注意预留挡墙和拱圈预埋钢筋。

（2）施工系梁，混凝土强度达到设计值90%，弹性模量达到100%

且养生不少于10天后张拉预应力N2。

（3）满堂支架施工拱圈，混凝土强度达到设计值90%，弹性模量达到100%且养生不少于10天后从跨中向两边对称卸架，支架卸除宜分两次进行，第一次先从跨中对称向两端松一次架，然后再从跨中对称向两端卸除，以防过大冲击；脱架后拱圈挠度为9mm，如发生异常，应找到原因后方可进行下道工序。

（4）张拉系梁N1钢束。

（5）台后用6%灰土回填，分层压实，压实度不少于94%。

（6）施工拱上挡墙和拱腔填料，施工桥面系。

4 计算分析过程

桥梁采用整体建模，拱圈、承台、系杆设置为固结。上部结构静力分析采用平面杆系有限元程序进行计算。分别包括施工过程中、成桥状态下恒载、活载、预应力、混凝土收缩徐变（按3650天计）、温度变化（升、降温各按25℃计，梯度温差按规范取值）等荷载作用的计算。不考虑支座不均匀沉降。计算中按有关规范规定对各种荷载进行不同的荷载组合，对结构的强度、刚度和应力进行验算。

（1）系梁按部分预应力混凝土A类构件设计。

（2）桥面现浇混凝土、沥青混凝土铺装层和护栏均作为全部二期恒载考虑。

（3）预应力筋的有效长度包括预应力筋的传力、锚固长度。

（4）支点位置有较大的水平力，靠台后摩阻板的摩阻力和台后被动土压力与台前主动土压力的差值平衡拱脚的推力，台后回填土的内摩擦角为20度。

（5）桩基础按摩擦桩设计，内力按m法计算。

经过计算，桥梁的各个构件的极限强度均可以满足使用要求。系杆在长期效应组合下，未出现拉应力；在短期效应组合下最大拉应力为0.25MPa，梁体抗裂性满足规范对于A类预应力混凝土构件的要求。拱圈在短期效应组合下的最大计算裂缝宽度为0.12mm，满足规范要求。

5 结束语

由于本桥矢跨比小，计算所得的拱脚推力达到16200kN，采用常规方法平衡拱脚推力需要至少1300立方米的圬工，代价过大。因此设置暗埋式系杆，既可以平衡拱脚推力，也不破坏景观要求的外观形态。本项目现已完工，既满足了景观设计的要求，也节约了造价，同时也将后期的维护成本大为降低。

参考文献

[1]钟伟丰.拱桥滑阻板的原理及应用[J].城市道桥与防洪，2009，8：59-61.

[2]闫杰栋，闫文国.拉杆在小跨径拱桥设计中的应用[J].城市道桥与防洪，2012，1：52-54.