复杂条件下大跨度系杆拱桥现浇及拼装支架设计

王日照

摘要：淄博高新区西五路跨济青高速公路大桥主桥为斜靠下承式系杆拱桥，跨径达110m，且桥下跨越高速公路、河流及既有桥梁，复杂的地形条件给支架的设计及施工带来很大难度。施工中通過针对性的的临时支架设计，最终克服地形复杂、跨径大、拱肋结构数量多且吊装困难等难题，圆满完成施工任务，对类似项目具有较强借鉴意义。

Abstract： The main bridge of the cross-Jiqing expressway bridge of Xiwu Road in Zibo High-tech Zone is a diagonally-supported tie-bar arch bridge with a span of 110m， and the bridge crosses the expressway， river and existing bridges， and the complex terrain conditions bring great difficulty to the design and construction of the bracket. Through the targeted temporary support design during construction， the problems of complex terrain， large span， large number of arch rib structures and difficult lifting are finally overcome， and the construction tasks are successfully completed， which has a good reference for similar projects.

关键词：系杆拱;跨高速公路;跨河流;跨既有桥梁;支架设计

Key words： tie-bar arch;cross-expressway;cross-river;cross-over existing bridge;bracket design

中图分类号：U445.4                                       文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）13-0105-04

1  工程概况

淄博高新区西五路跨济青高速桥为新建跨越济青高速路桥梁，全桥长420.54m，跨径布置为4×30+（32.24+110+32.24）+4×30m，桥面全宽主桥为34m，引桥为30m，无中间隔离，桥梁面积13094.2m2。主桥为理论计算跨径110m的斜靠式下承式系杆拱桥，主桥拱部设计为四榀拱肋，两榀主拱+两榀稳定拱。

主桥跨越猪龙河、猪龙河桥、济青高速公路。济青高速公路为双向四车道，路基单幅净宽11.5m，车辆行驶速度限速120km/h，为山东省一条重要交通干道，车辆通行量较大。按照济青高速公路管理方的要求，竣工后桥下净空不小于6m（见图1）。

2  总体施工方案

主桥系梁及横梁混凝土采用现浇法施工，主拱及稳定拱节段采用工厂制造，原位安装施工。

为保证系梁及横梁施工，需要搭设整体性临时支架，用于混凝土现浇及拱肋拼装。由于主桥同时跨越猪龙河、猪龙河桥、济青高速公路，必须根据具体部位分别确定支架设计及方案，以保证河道正常流水、济青高速安全通行。

临时支架的设计及施工是一般系杆拱桥质量及安全控制的重点，特别是本桥跨越高速公路、河流及既有桥梁，现场条件及其复杂，施工难度大，安全风险高，给支架设计及施工带来很大难度。

3  支架设计思路

在济青高速南侧，主桥位于猪龙河河道内，该区域系梁长度约51m。猪龙河桥是猪龙河穿越济青高速公路的唯一水道，周围不具备改河条件，为保证河道水流通畅，不能将河道回填阻塞，临时支架采用墩式支架，以减少阻水面积。考虑河道内土质较软及施工条件限制，采用钻孔桩基础形式。

跨济青高速行车道区域系梁长度约27m，与路基斜交，左侧系梁位于济青高速路面上方，右侧系梁位于猪龙河桥上方。猪龙河桥为板梁，设计荷载仅为高速公路车辆荷载，不能在桥面上搭设临时支架，需要在桥两侧及中央分隔带处设临时支墩，并通过纵向临时型钢承担桥梁施工荷载，形成跨越桥梁的门形支架;跨高速路面部位可搭设临时墩，但临时墩不能直接支撑在路面上，需要设置条形混凝土基础，系梁下搭设型钢梁。为保证高速公路车辆通行，通车孔净高保证不小于5m，净宽保证9.5m。

济青高速北侧主桥除右侧部分系梁（长度约16m）位于猪龙河道内，其他均位于陆地上。陆地地基承载力170kPa，地基进行硬化处理后可满足满堂支架施工要求。

4  支架设计方案

4.1 系梁支架设计

主桥共2根纵向系梁，间距27m，长116.5m，矩形中空断面，高2.5m，宽2m，结构尺寸见图2。

4.1.1 济青高速南侧系梁支架

在济青高速南侧，系梁采用梁柱式支架。支架立柱采用贝雷立柱，纵梁采用贝雷连续梁，沿系梁长度方向设置，左侧系梁设置3跨，右侧设置4跨，每跨长度9m，贝雷片共计12片。系梁端构件部分为变截面，高度由2.5m渐变到4m，宽度由2m渐变到2.8m。由于该段系梁荷载较大，贝雷梁增加到14片，跨度为9m。

系梁支架墩身采用钢管或贝雷架。在6#墩墩柱处临时墩采用2根D529×10mm螺旋钢管;其它部位临时墩由2榀贝雷立柱组成，每榀由3片贝雷通过支撑架连接，贝雷片立放，一般为3层。

贝雷立柱底部通过础板连接到承台上，頂部采用上顶梁连接，上顶梁规格通过计算确定，采用I25a工字钢，上顶梁上方设置工字钢及砂箱，用于支撑调整贝雷梁支架（见图3）。

4.1.2 跨济青高速系梁支架

主桥跨越济青高速公路部分，左侧跨过高速公路路面，右侧跨过猪龙河桥。

左侧跨路结构的支架采用门型支架，路基横向上设置跨度较大的梁，两端设置支墩，用于承担支架梁传递的荷载。为保证道路通行量和车辆安全，必须保证足够的行车道宽度和高度。根据有关规定，跨路支架净空不小于5m，但成桥后系梁底至路面距离为6.14m，则支架结构容许高度仅剩余114cm，再考虑模板方木高度20cm，则支架梁高度最大不超过94cm。根据计算，左侧系梁采用1层8片HW400×400型钢，右侧系梁支架采用10片HM588×300型钢，2#大横梁采用4片双层HW400×400型钢，双层H钢采用断续焊接在一起，净高均能满足要求。

右侧系梁跨越猪龙河桥，受既有桥梁设计荷载限制，桥上不能设置临时墩，根据该桥结构特点，在桥梁外缘左右两侧及中央分隔带处共设置3个临时墩。两侧临时墩均靠近桥梁护栏位置，南侧采用4根D529×10mm螺旋钢管，北侧采用8片贝雷片立柱;猪龙河桥中央分隔带宽度1m，分隔带内有高速公路通讯管线，宽度约40cm，仅在通讯管线与梁板之间留有2个约30cm的空档，为保证通讯线路不中断，在上述空档部位设10根D219×8螺旋钢管，分2排布置，每排5根，从通讯管道与梁板之间的空档位置穿过（见图4、图5）。

4.1.3 济青高速北侧系梁支架

济青高速以北左侧系梁跨路基边坡及陆地，右侧系梁跨过猪龙河一角后进入陆地，跨河道及边坡部分系梁支架采用贝雷梁结构，左侧跨度9m，右侧为2跨连续梁，每跨9m，梁部由12片贝雷片组成，墩身采用贝雷片立柱。

其他部位采用碗扣件式满堂支架，其中系梁部位立杆间距为90×60cm，步距120cm。满堂支架地基采用混凝土及碎石垫层进行硬化处理。

4.1.4 临时墩基础

经过对几种桩基础的施工条件、受力性能、施工成本等综合分析，临时墩基础选择钻孔灌注桩，旋挖钻施工。每个墩有2根？准80钻孔灌注桩，桩顶设0.6cm厚承台，长宽为3.4×2.3m，桩基长度根据临时墩荷载确定，在20～31m之间，水中墩基础加深至50m。跨中央分隔带桩基础采用2个？准150cm挖孔灌注桩，深度15.5m。施工时避开猪龙河桥扩大基础，以免影响桥梁结构。

4.2 端横梁支架设计

主桥端横梁用于连接系梁、承担小箱梁荷载，高度3.6m，宽度5.4m，结构尺寸见图6。

6#墩主墩端横梁下方为猪龙河河道，为保证水流通畅，采用2根D529×10mm螺旋钢管做临时墩，支撑梁采用贝雷梁，共12片，跨度6m。钢管底部支撑在承台顶部，跨中部位设2根钻孔灌注桩。7#墩端横梁处于陆地上，地质情况良好，采用碗扣式满堂支架，立杆间距为60×60cm。立杆底部及顶部分别设底托及顶托，用于调整高度。为保证支架整体稳定性，设置斜杆，加强其整体性。

在稳定拱拱脚与主墩之间为稳定拱横梁，实心结构，该段支架采用碗扣件式满堂支架，间距60×30cm。承台上方支架支撑在承台上，其他部位进行地基处理后，支架搭设在地基上。稳定拱拱脚为斜拱，杆件采用碗扣件满堂支架，立杆间距为60×60cm，并每隔2排立柱设置一排斜杆，每隔断面不少于6根，同时，还要沿横向断面及水平向设置加强杆件。斜杆要与每隔立柱连接，并一直支撑到地基。

端横梁、稳定拱拱脚支架布置见图7、图8。

4.3 中横梁支架设计

主桥除设置2道端横梁外，还设置17道中横梁，为空腹式矩形窄梁，高度2.5m，宽度1m。结构形式见图9。

4.3.1 高速公路两侧中横梁支架

济青高速两侧中横梁支架采用墩身贝雷梁结构。沿桥梁方向设置2道纵梁，纵梁由6排贝雷片组成的连续梁，长度33m，每12m设置1个临时墩。纵梁上方放置中横梁支架，中横梁支架梁分为3段，中间一段采用3排贝雷片组成的简支梁，简支梁跨径12m。另外两段采用3根12m长I20a工字钢，伸出系梁外侧，用于支撑悬挑梁。

纵梁下临时墩身采用3片贝雷组成的立柱，高度为6m，基础采用单个桩基，直径80cm。桩基长度根据荷载确定，分别为12m、18m，桩基顶设承台。立柱与纵梁间设置斜撑，采用槽钢连接，以加强纵向及横向稳定性。立柱底端通过础板焊接在承台预埋钢板上。

中横梁张拉后，中横梁的重量全部转移到两端系梁，经检算，两端系梁支架力学性能满足荷载要求。

4.3.2 跨高速中横梁支架

主桥跨越济青高速公路部分，左侧跨过路基，右侧跨过猪龙河桥。中横梁支架先沿横梁设工字钢，其下设纵向型钢将荷载传递到两侧的支墩上。7#～9#中横梁支架采用3I20a工字钢，10～11#中横梁采用5I20a工字钢，搭设在纵梁上，用于承担中横梁施工荷载。

在济青高速南侧路基部分设1#～10#共10个纵梁，每个纵梁由2片HW400×400型钢组成，北侧路基部分设置11#～16#共6个纵梁，11#～14#纵梁采用2片HW400×400型钢，15#纵梁采用4片HW400×400型钢，16#纵梁采用5片HW400×400型钢。

路基两侧临时墩采用D529×10mm螺旋钢管，支撑在条形基础上，条形基础宽度1m，设置在路基内侧，占用高速公路路面宽度1m。左侧系梁下方条形基础厚度为1m，中横梁部分条形基础高度为0.5m。

猪龙河桥上方中横梁临时墩设置在桥梁外侧，在猪龙河桥南侧、北侧及中央分隔带设置3个临时支墩。该墩与对应的路基部位临时墩之间架设大横梁，其中，1#大横梁由4根HM588×300钢组成，分2层布置，一端连接到路基上的5#支墩，另一端连接到猪龙河桥南侧的跨路8#支墩上，上下两层H钢要焊接在一起，焊缝断续焊接，每段焊缝长度不少于10cm;2#大横梁由4片HW400×400型钢组成，分2层布置，一端支撑在中央分隔带部位的临时墩上，另一端支撑在中央分隔带跨线9#支墩上，7#～11#中横梁通过纵梁将荷载传递到大横梁上。

跨路中横梁支架结构见图11。

5  支架及系梁、横梁及拱肋拼装施工

临时支架桩基及基础完成后，搭设系梁、横梁临时支架并进行预压，预压完成后进行系梁、横梁等混凝土构件现浇施工。系梁、横梁完成后，即可搭设拱肋拼装支架，进行主拱及稳定拱现场拼装施工，具体施工工艺略。

6  结语

本桥横跨高速公路，高速公路又采用桥梁跨越既有河道，因既有桥梁承载能力不足，河道也不具备改河或分流条件，只能选择大跨度门式支架，这给基础、支架的设计和架设施工都带来了不小的难度。为解决这些现实困难，最终决定在采用大跨度架设支架的同时，将几个承重桥墩和部分支架设在河道中，同时加大桥墩和支架的深度，保证支架及桥梁施工安全。实践证明，本支架及支架基础设计结构安全性满足要求，又满足施工需要，为本桥顺利完成打下了坚实基础。

参考文献：

[1]李贝贝.对某大桥边跨合龙段满堂支架施工方法的探讨[J]. 低碳世界，2016（36）.

[2]朱艳伟.支架法在高铁拱桥施工中的应用[J].山西建筑， 2014（8）：204-205.

[3]陈锁.简支系杆拱桥施工过程分析[J].铁道勘察，2015（03）.