中越北仑河二桥主拱箱支架方案设计

张坤球，韦大川

(广西路建工程集团有限公司，广西 南宁 530001)

中越北仑河二桥主拱箱支架方案设计

张坤球，韦大川

(广西路建工程集团有限公司，广西 南宁 530001)

中越北仑河二桥主拱箱施工实行跨国合作修建模式，双方各自修建半跨拱桥，具有较高的施工风险。文章针对该桥支架结构、施工技术工艺流程和施工管理协调方面的难点与要求，介绍了该桥主拱箱的特殊支架设计方案，对拱桥的落地支架现浇施工具有一定的借鉴作用。

中越北仑河；跨国合作修建；支架设计；技术要求

0 引言

中越北仑河二桥主拱箱施工经两国商定，以两国河界为界，实行跨国合作修建模式，双方各自修建半跨拱桥，具有较高的施工风险。加上施工期间界河通航有特别规定，其支架结构、施工技术工艺流程和施工管理协调较其它同类桥梁有诸多不同点及更高的要求，需针对这些特殊情况进行合理可靠的支架设计，切实保证施工期间支架承载安全。

1 工程概况

中越北仑河第二座公路大桥与防城港至东兴一级公路相接，桥梁起点位于中国东兴市市郊陈屋村附近，往南跨越界河北仑河，终点位于越南芒街市境，桥长556 m。中方桥长401.5 m，含4联单跨跨径30 m的现浇预应力钢筋混凝土箱型梁桥和半跨钢筋混凝土箱型拱主桥；越方桥长154.5 m，含1联单跨跨径30 m的现浇预应力钢筋混凝土箱型梁桥和半跨钢筋混凝土箱型拱主桥。主桥为1-净105 m上承式箱拱桥，桥梁宽27.7 m，按4车道+2辅助车道布置。

主拱箱为等截面钢筋混凝土箱形无铰拱，拱轴线为悬链线，净跨径L0=105m，净矢高f0=13.378m。拱箱截面宽21.7m(内部横向设6个箱室)，高1.8m，顶、底板和腹板从拱脚至拱顶厚度逐减，由0.35m变至0.25m。

设计要求拱箱分3环8段施工，共设包含拱脚和拱顶间隔槽在内的9个间隔槽。

本桥在建中，施工重点和难点为主拱箱。经中越双方的多次协调，并在中方的主导下，确定了基本一致的施工技术方案。以下对支架方案设计进行简要介绍。

2 对合作双方的总体技术管理要求

(1)严格保证主拱箱对称、分段、分环、均衡进行施工加载的规定，使拱箱变形符合设计、规范要求，两半跨变形一致，避免偏压荷载引起支架破坏。采用可靠的加固措施和止滑措施，防止拱箱浇筑过程中塌模卸载、成型的拱箱分环节段下滑等导致严重偏压情况的发生。

(2)建设双方加强协调，保证拱架结构的一致性和整体性。对主拱箱进行合理的整体和细部结构设计计算，确保主拱箱支架整体牢固，细部结构设计周全，使支架强度、刚度、整体性和稳定性等满足要求，并通过合理的预压方法检验支架的安全性。

(3)要严格防止环段因设备故障，混凝土供应中断，形成严重削弱拱圈受力的、斜交于拱轴线的施工缝。

(4)主拱两个半拱的施工互相之间存在重大的影响，任何一方施工发生问题，都有可能对全桥施工造成重大影响。建设双方应加强协调，共同建立畅通有序、快速高效的沟通决策和统一行动管理机制，使双方围绕以上要求做好施工技术方案编制、施工组织管理、设备性能保证、材料保证、同步监测、工序质量互检等方面的工作，使施工工作优质、安全、顺利开展。

3 支架方案设计

综合考虑主桥为跨国现浇拱桥的特殊情况、桥位河岸与河床地形地质情况、水文地质情况、界河通航要求及防止过往船只撞击能力的要求，确定拱箱现浇支架采用落地组合式满堂支架。同时考虑拱座和主拱的形状尺寸高程参数(含预拱度和预抬值)和两国承建方的技术和管理水平、设备性能、材料(包括周转材料)现状，按《公路桥涵施工技术规范》要求全桥支架进行120%设计荷载预压，同时因跨国一方设备出现故障，混凝土供应中断，另一方拱脚段底环超前一环施工两个最不利工况，进行全面的受力计算、分析后确定主拱支架结构的总体和细部结构。主拱箱支架布置图见图1。

3.1 跨式支架部分

3.1.1 总体布置

本方案跨式支架包含0#地梁和各排临时墩以及其上的各纵向工字钢纵梁、贝雷纵梁。除两岸拱脚至河岸段为实地段，中间段落为河道，支架采用由0#地梁和各排钢筋混凝土临时墩支承的多跨结构，跨径组合经综合研究论证，确定为(5.76+6+6.2+6+21.06×2+6+6.2+6+5.76)m。中方和越方按有关规定各设一个跨度21.06m的通航孔，满足各自的通航需要。跨式支架布置示意图见图2。

(a)

(b)

(c)

(d)

图2 跨式支架布置示意图

3.1.2 基础

(1)0#地梁采用置于坚实地基上的地梁，地梁顶面对应埋设水平预埋钢板与其上每列工字钢纵梁焊接固定。

(2)水中临时墩基础采用钢筋混凝土桩式基础，其中1#～3#(越方1′#～3′#)墩设计桩径为80cm，4#～5#(越方4′#)墩设计桩径为100cm。

3.1.3 墩柱

(1)1#、2#、4#临时墩墩柱采用与设计桩径相同的钢筋混凝土圆柱。

(2)3#墩在钢筋混凝土圆柱顶上设置喇叭形扩大头，埋接钢管混凝土柱满足通航孔贝雷纵梁往本墩延伸连接的需要，如图3所示。

(3)5#(跨中)墩承受拱箱施工时巨大的竖向力，墩顶横梁采用由8片Ⅰ56a型工字钢(4片为一组)组成的组合钢横梁，所占宽度较大，因应此情况，上部设置喇叭形扩大头满足型钢组合横梁支承宽度的需要，如图4所示。

图3 跨中临时墩扩大头构造示意图

图4 3#临时墩扩大头构造示意图

3.1.4 桥墩抗纵向倾覆设计

(1)双方各墩除考虑满足支承强度外，0#地梁至3#墩还需通过杆件相互间连接成格栅形整体，以有效抵抗拱脚段拱箱施工加载时通过支架传递下来的水平推力。另外，0#地梁置于地基内，具有较好的抗推移能力，与各排临时墩作有效的连接之后，整体抗水平推力能力得到显著加强，能有效防止临时墩纵向倾覆。

(2)由于中越各一跨通航孔跨径和高度大，相关的临时墩高度大，稳定性差。为保证拱箱支架的纵桥向整体稳定性，特此进行了针对性的方案设计，将贝雷纵梁由中方3#临时墩开始通长布设至越方3′#临时墩。3#、4#墩位于同一横向位置的各列两根墩柱设置纵向型钢水平撑、X撑相连，使3#、4#(越方3′#、4′#)墩形成具有较强纵向稳定性的整体，从而提高和保证临时墩本身及整体支架的纵向抗倾覆能力。

(3)顶、底横撑和X撑杆件采用[40#槽钢，双槽钢口对口焊接组合。

(4)在钢筋混凝土墩柱相应位置设预埋牛腿钢板并通过节点板使墩柱与底横撑和X撑相连。3#临时墩钢管混凝土柱直接通过节点板使管柱与底横撑和X撑相连。

3.1.5 3#～5#临时墩纵横向稳定结构

(1)3#～5#临时墩相邻墩柱间均设置横向水平撑和X撑相连，以增强临时墩横向稳定性和抗船只撞击能力(见图5～6)。

(2)顶横撑利用已有的柱顶横梁。底横撑和X撑杆件材料、规格和设置方法与上述纵向横撑、X撑相同。

图5 3#墩钢管柱横向支撑结构示意图

图6 跨中临时墩横向支撑结构示意图

3.1.6 墩顶加强及预埋

(1)各临时墩墩柱顶部1.5m高度和喇叭形钢筋混凝土扩大头设φ16、间距10cm的加强螺旋箍筋，对其内混凝土和钢管混凝土柱预埋段的握固作用更强。混凝土标号亦适当提高，以满足局部承压强度。

(2)墩柱顶部设两层加强钢筋网，并预埋厚16mm水平钢板以支垫横梁并与横梁焊接固结。

3.1.7 墩顶横梁

各墩横梁为工字钢组合梁，工字钢翼板间进行可靠的焊接使各工字钢形成良好的受力整体，避免横梁工字钢组各工字钢受力不均匀，横梁局部应力超标发生破坏。工字钢接头应设在墩顶中央或L/4处，严禁设在墩边和跨中。横梁与墩顶预埋钢板通过焊接可靠固结。

3.1.8 各跨纵梁

各跨纵梁的材料类型根据现行《公路桥涵施工技术规范》规定的L/2 000挠度控制值经受力计算后确定：0#地梁～3#临时墩纵梁采用Ⅰ40a#工字钢；3#～越方3′#采用通长贝雷纵梁，其中3#～4#(越方3′#～4′#)墩上设置2层，中方4#墩至越方4′#采用三层。各型纵梁横向均为28列。

3.1.9 工字钢纵梁的布设及与横梁固定

工字钢纵梁共28列，采用Ⅰ40#工字钢。工字钢中轴线横向间距与其上碗扣架的横向步距一致，为90cm。各列工字钢纵梁应在横梁上准确放样安装。在每纵与梁横梁相交处，将纵梁焊接固定在横梁顶面，加强各排临时墩的整体性，同时约束纵梁在横梁上纵向移动，并避免纵梁横向倾覆。

3.1.10 贝雷纵梁的布设及结构稳定措施

(1)贝雷纵梁列数与横向步距与工字钢纵梁一致，见图7。

(2)上下两层贝雷片的弦杆通过桁架螺栓连接紧固。

(3)每两列贝雷片为一组(每组纵轴线横向间距180cm)，在每片贝雷片端头处设竖向支撑架相连，在底层每片贝雷片底中部和顶层每片贝雷片顶中部设水平支撑架相连，每相邻竖向支撑架之间用[8#槽钢将其底、顶横杆互相连接，保证贝雷梁全长范围的整体性和横向稳定性。

(4)中越双方两跨贝雷梁应使用弦杆接头销子将所有对应的弦杆连接成整体，使其能起到抵消两半拱对称施工时产生的对向水平推力的作用。

图7 贝雷纵梁横向稳定结构示意图

3.2 碗扣支架部分

3.2.1 总体布置

碗扣支架的布置经受力计算确定。碗扣架立杆横向共28列，与跨式支架的纵向工字钢和贝雷片中心位置一致，横向步距同为90cm。拱箱靠拱脚的两个分段因为倾角和拱箱壁厚大，相应荷载大，下方的立杆纵向步距设为60cm。靠拱顶两分段荷载变小，下方立杆纵向步距设为90cm。碗扣架采用普通扣件式钢管作稳定结构，设置横立面、纵立面和水平X撑及立杆顶部纵横向通长连杆，均是保证支架整体性和稳定性的重要结构。X撑和通长连杆钢管的设置、固定和接长应符合有关规范对钢管以扣件连接的有关规定。

3.2.2 拱脚至0#地梁范围的地基处理

将此段落桥面上下游侧各拓宽2m的投影范围开挖、整平、压实和硬化，混凝土硬化层(C25，厚25cm)应振捣密实，表面认真收浆整平成水平面。

3.2.3 预拱度和施工预抬值

支架搭设高度的处理应考虑设计预拱度和抵消支架施工时支架弹性和非弹性下沉的施工预抬值。设计预拱度和施工预抬值由拱脚至拱顶的分配方法和分配量按照设计文件方法，调整分配于每排(附设计桩号)碗扣支架立杆上，并制作相应的分配表，以便在施工各阶段对支架高程进行准确控制。

3.2.4 碗扣架的安装及立杆顶部高程的处理

(1)立杆应按主拱箱支架布置图的平面位置(横向位置、桩号)准确放样安装。

(2)所有立杆底托统一设可调高度10cm。底托杆应准确对中于跨式支架的纵向工字钢和贝雷片顶面中央。避免工字钢和贝雷片偏心受压失稳。

(3)将0#地梁～3#临时墩范围的立杆底托点焊固定在纵向工字钢顶面，防止支架在水平力作用下出现整体滑动的可能性。

(4)贝雷片弦杆有空槽，碗扣架标准底托板相对薄弱，应设加强垫板。

(5)支架除最顶一层外主要采用标准长度为3m的立杆，减少立杆竖向接头。顶部受拱腹悬链线高程的影响，设置适当长度的标准立杆和非标准立杆，其中标准长度杆的选用以不高于立杆顶部设计高程和尽量减少接高长度为原则，选用高度更小的标准长度杆。

(6)立杆顶部可调顶托的设置：可调顶托杆在立杆顶部的高出长度为20cm，以供微调顶托板至紧密接触其上方的拱腹弧形分配梁(本文未述)，使各立杆受力分配均匀，并使高程符合要求。

(7)对各排立杆最顶一层标准长度管管顶高程进行测量记录计算，如与立杆顶设计高程差>10cm，须设接高管接高至立杆顶设计高程。

(8)上下层立杆、接高管和其下立杆通过销孔和穿销固定。

3.2.5 碗扣架各向X撑的具体布设

(1)横立面X撑

横立面X撑的纵向步距，在拱箱第一段范围和通航孔上范围，支架较矮，设为2.7～3m；其余部分横立面X撑步距为2.7m。斜杆横向间距2.7m。

(2)纵立面X撑

纵立面X撑对本桥支架的作用，相较于横立面X撑，除增加整体性和稳定性，还起着抵抗拱箱各加载阶段对支架产生的水平推力的重要作用，故其搭设安装应更加认真和精细化，严格保证安装质量。

纵立面X撑单向斜杆的纵桥向步距、除贝雷梁段落外为1.8m，X撑的横桥向步距为1.8m。贝雷梁段落上方为拱顶平坦段，受水平力较小，设为2.7m，X撑的横桥向步距同为2.7m。

纵立面X撑应严格按图放样安装，不得随意安装，以保证不偏离力学设计模型。

X撑最顶上的每根斜杆还应通过扣件与立杆顶部的纵桥向弧形通长连杆有效连接。

(3)水平向X撑

在每层碗扣架的底部横杆高度，设置一道水平向X撑。

(4)管顶连接稳定结构

管顶连接稳定结构为立杆顶部纵桥向弧形通长连杆及横桥向通长连杆(见图8)。

图8 立杆顶部纵横桥向通长连杆布置示意图

每列和每排立杆顶部设纵桥向弧形通长连杆及横向通长连杆的目的，是增加各立杆顶部的整体性，最大限度减少立杆和顶托的自由长度，保证支架结构的稳定性，其作用十分重要，须逐列逐排布设。

通长连杆设于立杆顶部(纵向连杆在上，横向连杆在下)，尽可能靠近杆顶扩大管下端，通过扣件与立杆的标准管身紧固连接。通长连杆接头按规范方法和要求搭接，保证搭接长度和搭接扣件数量正确，扣件连接紧固。

(5)碗扣架纵向横杆与贝雷片的连接

碗扣架纵向横杆应与通航跨贝雷片可靠连接，以对拱箱对称施工时的对向水平推力起到部分抵消作用。具体做法为在贝雷片两端焊接竖向工字钢。在工字钢高度范围内的每层纵向横杆稍下方，对应设一道纵向钢管抵住竖向工字钢并将管端与工字钢焊固，通过扣件将钢管与就近4～5排立杆连接紧固，应按此预先计算确定钢管长度(见图9)。

图9 碗扣架与贝雷架连接结构图示意图

4 结语

在本桥主拱箱跨国合作支架现浇施工的现状下，支架设计布置的合理性，支架整体、局部和细部的强度、刚度和稳定性，构件连接的可靠性等，是支架在拱箱施工过程中承载安全的至关重要的因素，与支架设计同步，进行了全面的受力计算。此外，支架(指碗扣支架)上纵、横向分配梁、模板以及各阶段的止滑结构等合理可靠的结构设计布置亦十分关键。由于篇幅所限，在此不进行叙述。同时，应制定专项支架预压监测分析方案，在箱梁底模和相应的止滑结构安装完成并全面检查验收后，根据方案进行支架的分级预压，及时收集和分析监测数据，以检验和保证支架的可靠性。

[1]交通运输部第一工程总公司.公路施工手册—桥涵(下)[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2]JTG/TF50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].

Support Design for Main Arch Box of Sino-Vietnam Beilun River II Bridge

ZHANG Kun-qiu，WEI Da-chuan

(Guangxi Road Construction Group Co.，Ltd.，Nanning，Guangxi，530001)

The main arch box construction of Sino-Vietnam Beilun River II Bridge Construction imple-ments the transnational cooperation construction mode，both sides builds half-span arch bridge each，which has higher construction risk.Aiming at the difficulty and requirements in support structure，con-struction technology process and construction management coordination of this bridge，this article de-scribed the design plan of special support for the main arch box of this bridge，thereby providing the certain reference for cast-in-place construction of consol supports in this bridge.

Sino-Vietnam Beilun River；Transnational cooperation construction；Support design；Techni-cal requirements

张坤球(1968—)，高级工程师，主要从事公路工程施工技术开发和管理工作；韦大川(1984—)，助理工程师，主要从事钢构件设计制作工作。

U448.22+

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.07.011

1673-4874(2015)07-0043-06

2015-06-07