大跨拱桥设计技术分析:国内钢筋混凝土拱桥代表案例

来源:建筑界编辑:袁斌发布时间:2021-05-11 16:50:05

[摘要] 我国一贯被称为“基建狂魔”,仅在2020年通车的大跨拱桥共21座,包括公路、铁路、市政等行业,其中2座连续钢桁梁柔性拱桥和2座预应力混凝土连续梁拱桥,接下来看看钢筋混凝土拱桥代表。

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  2020年竣工的钢筋混凝土拱桥共5座,成拱方式分别采用悬臂浇筑、钢管混凝土劲性骨架外包混凝土和缆索吊装箱型拱共三种类型。其中四川叙永县鸡鸣三省大桥工程和贵州沙坨特大桥采用悬臂浇筑法施工,贵州渔塘大桥和四川盐源大金河大桥采用钢管混凝土劲性骨架成拱后再外包混凝土,重庆彭水上塘乌江大桥复线桥采用传统的缆索吊装箱型拱工艺。

  1 叙永县鸡鸣三省大桥工程

  鸡鸣三省大桥是泸州渡改桥项目之一,地处四川省叙永县的川、滇、黔三省交汇处,采用二级公路技术标准,大桥于2020年1月建成通车,见图2.1。桥面宽度11.5 m,桥梁全长286.42 m。主桥为净跨180 m钢筋混凝土箱形拱桥,拱圈净矢高36 m,净矢跨比1/5,拱轴系数1.988,采用挂篮悬臂浇筑、斜拉扣挂法施工。主桥拱上结构采用双柱式排架,纵置跨径15×12.56 m预应力混凝土小箱梁。两岸引桥各为3×12.56 m预应力混凝土简支小箱梁。

  拱圈采用单箱双室箱型截面,高3.5 m,宽9.6 m,拱圈顶、底板、腹板厚度根据受力采用变厚度。拱箱分31个节段施工,其中两岸各2个拱脚节段采用搭架施工,拱顶设一个吊架浇筑合龙段,其余26个节段均为挂篮悬臂浇筑段。最大悬臂浇筑节段重量239 t。

  该桥特点如下:根据两岸地形、地质条件及环境景观特点,选择适宜的桥位、拱上排架间距及桥面标高;两岸锚碇采取不同形式,四川岸采用重力式锚碇,云南岸采用岩锚;扣、锚索力大,扣索设计最大索力195.8 t,锚索设计最大索力209.6 t。

  2 贵州沙陀特大桥

  沙坨特大桥地处贵州省铜仁市沿河县淇滩镇沙沱水电站大坝上游约800 m处,二级公路技术标准。大桥于2016年9月份开工,2020年4月建成通车。桥梁宽度20 m,长度626.8 m。主桥为净跨240 m上承式钢筋混凝土箱型拱[1],拱圈净矢跨比1/6,拱轴系数m=1.85。拱上结构为三柱式排架,纵置19×13.2 m简支空心板。两岸引桥各为6×30 m预应力混凝土T梁。

  拱圈采用单箱双室截面,高4 m,宽10 m;采用悬臂浇筑、斜拉扣挂法施工;纵向共分37个节段,其中两岸拱脚位置1号节段为支架现浇段,拱顶设合龙段,其余节段为悬浇段;悬浇段最大长度为7.5 m,最大重量257 t。

  该桥特点如下:

  1、国内悬臂浇筑拱桥先前采用的挂篮为侧三角主桁,该桥采用“主桁下置,行走上置,主桁与底篮合二为一”的挂篮,在提高系统刚度的同时增大了施工操作空间,通过优化底篮系统建立了“以曲代曲”的方式,提高了拱圈的施工精度。

  2、在施工过程拱圈部分段落设置预应力束,解决了主拱圈在施工过程中顶板混凝土拉应力偏大的问题。

  3、悬臂浇筑拱圈的节段钢筋整体安装法,极大提高了工效。

  3 贵州渔塘大桥

  渔塘大桥地处贵州省正安县格林镇渔塘村,跨越沙阡水电站库区,采用二级公路技术标准,大桥于2020年6月建成通车。桥宽12 m,桥梁全长284 m。主桥采用净-200 m上承式钢筋混凝土箱型拱桥,净矢跨比1/5,拱轴系数1.988。拱上结构为双柱式排架,纵置跨径11×19.3 m预应力混凝土T梁。两岸引桥各为1-30 m预应力混凝土T梁,如图2.3。

  拱圈为单箱双室箱型截面,高3.6 m,宽8.5 m。拱圈顶、底板及腹板厚度均为35 cm。拱圈采用钢管混凝土劲性骨架,再外包C55混凝土成拱。拱圈混凝土外包采用“三环六工作面”的方式。

  劲性骨架上、下弦管采用Ф377×14 mm钢管,内灌C80混凝土;腹杆采用4肢L75×10角钢,上下平联及横联采用单肢L140×10角钢。腹杆、平联及横联均按X型交叉布置,节段各杆件采用焊接连接,节段接头采用法兰盘栓接。劲性骨架钢材总重420 t,分18个吊装节段,节段最大吊重达144 t。

  该桥特点如下:

  1、首次应用主拱圈钢管劲性骨架带底模板及底板和部分腹板钢筋吊装施工技术,这种方式极大减少了拱圈底板钢筋绑扎及底模安装的难度,减少了高空主拱圈混凝土施工作业的安全风险,同时节省了拱圈施工工期。

  2、劲性骨架节段间的连接均采用法兰盘栓接,避免高空焊接作业,更易保证接头连接质量。

  4 四川盐源大金河大桥

  四川盐源大金河大桥跨越雅砻江,为满足大件运输的需要,临近既有桥梁建造的一座新桥,该桥于2018年9月开工建设,2020年7月建成通车。大桥全桥长238.2 m。主桥采用净跨径175 m上承式钢筋混凝土箱拱,净矢跨比为1/5.2,拱轴系数为2.4。拱上结构为双柱式排架,纵置跨径14×13.5 m预应力混凝土小箱梁。两岸引桥分别为18.5 m现浇钢筋混凝土箱梁和2×13.5 m现浇钢筋混凝土箱梁。

  主拱圈为钢筋混凝土单箱双室截面,由C80钢管混凝土劲性骨架外包C50混凝土形成。截面高度4.6 m,宽度9 m;标准段顶、底板厚0.4 m,腹板厚0.32 m;拱脚至第1根立柱间的顶、底板混凝土厚度由0.7m线性变化至0.4m,腹板厚度由0.52 m线性变化至0.32 m;立柱处设厚40 cm厚的横隔板。

  劲性骨架为钢管混凝土弦杆和型钢组成的桁架结构,上、下弦杆采用Ф473×16(20)mm、内灌C80砼的钢管砼;腹杆及横联均采用角钢,弦杆与腹杆、平联均通过节点板焊接。劲性骨架分为两个拱脚预埋段,16个吊装节段,一个合龙段,最大节段重36 t。

  该桥特点如下:

  1、设计荷载大。按大件荷载标准(3纵列15轴线液压平板车,装载后车货总重570 t)进行设计。

  2、本桥采用了强劲骨架,拱圈外包混凝土分为“两环八工作面”完成,有效地减小了外包混凝土的分环分段数,不仅简化了施工、缩短了工期,而且降低了外包混凝土施工的安全风险。强劲骨架和外包钢筋混凝土两者协同受力,使得结构具有更高的承载能力和更好的延性性能。

  3、充分利用两岸结合地形、地质条件,结合预应力岩锚,取消了传统的索塔、扣塔和锚碇,直接将缆索和扣索锚固于两岸陡峭的山体上,避免了山体开挖,降低地质灾害风险,节省工程造价;还解决了常用的、在交界墩顶设置索塔后带来的首节段劲性骨架吊装难题,并将两岸引桥做节段起吊平台,解决了施工场地问题。

  5 彭水上塘乌江大桥复线桥

  彭水上塘乌江大桥复线桥,桥梁全长248 m,宽12.5 m,如图2.6所示。主桥桥型及跨度与既有桥梁一致,为净跨150 m、净矢跨比1/6,拱轴系数1.756的上承式钢筋混凝土箱型拱桥,采用缆索吊装施工。该桥于2020年7月1日建成通车。

  拱圈全宽9 m,由6片预制拱箱拼装形成,每片箱宽1.5 m;每片拱箱分5段吊装施工,最大吊重65 t。中箱底板预制宽度为1.46 m,边箱底板预制宽度为1.48 m,厚度均为20 cm;预制宽度考虑浇灌24 cm纵缝混凝土的需要,中箱顶板预制宽度为1.24 m,边箱顶板预制宽度为1.12 m,厚度均为10 cm;预制腹板厚均为10 cm,箱间纵向湿接缝宽度30 cm;拱箱预制高2.05 m,成拱后再在顶板现浇15 cm厚的混凝土。

  拱上构造为排架立柱,纵置14×11.2 m普通钢筋混凝土T梁组成。

  桥重点是新桥基础的施工不能影响既有桥梁的安全,结合基础形式,选择合理的新老桥间距。

  以上内容就是国内钢筋混凝土拱桥代表案例,不知道大家是否对钢筋混凝土拱桥的施工安装有所了解了呢?建筑界桥梁教程频道分享更多桥梁伸缩缝的施工安装相关教程,共同学习建筑知识,欢迎关注我们~

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