城市景观拱桥的设计要点

2020-01-06姜群

四川建材 2020年9期

关键词：吊杆过桥钢箱梁

姜群

(杭州市市政工程集团有限公司，浙江杭州 310003)

1 工程概况

浙江省杭州市境内余杭塘河桥跨越余杭塘河，长155.10 m，宽42.5 m，横断面包含人行道、非机动车道、机非分隔带、机动车道、中央分隔带。本桥梁工程中，桥面纵坡的实际情况为东侧3.450%、西侧2.426%，竖曲线半径1 200 m。

2 景观拱桥概念设计要点

景观拱桥不同于常规形式的桥梁工程，除了满足实用性要求外，还要兼顾景区现状、规划等，要在科学设计理念的引导下组织施工作业，遵循各项设计原则，设计难度相对较大。

1)设计理念。景观拱桥的定位必须要与所在区域的景观功能相协调，从城市建设工作来看，景观拱桥主要应该遵循人文、自然的理念，不可过度追求桥梁的现代化特点，应彰显出古典、精致的特质。

2)设计原则。景观拱桥的设计应兼顾多方面原则，包含结构稳定性、技术可行性、经济效益性、可观赏性，兼顾各项原则，从而提高景观拱桥与所在城市的协调性，彰显出景观拱桥应有的功能。

3 景观拱桥总体设计要点

3.1 总体布置

余杭塘桥工程中，桥梁结构建设在圆曲线和缓和曲线上，线路中心与河道形成的是斜交的关系，具体呈右偏129.7°，为了兼顾正常通航、景观等多重要求，主桥选择的是92 m下承式系杆拱桥，并且选用30 m预应力混凝土简支箱梁，将其作为引桥结构，跨径组合为(30+92+30)m。

3.2 主桥上部结构设计

3.2.1 主梁

主梁是桥梁中的重要组成部分[1]，选择的是全焊钢箱梁，道路中心线梁高2.5 m、宽42.5 m。顶板厚度14 mm，底板根据不同的位置选择合适厚度的钢板，其中两侧为12 mm、中间为20 mm。所有横隔板均采取径向布置的方式，不同区域的厚度存在差异，其中梁端处和吊杆处均为16 mm，支座中心线处的厚度相对较大，设为30 mm。配置U型加劲肋，此构件在顶板处的设置标准为高280 mm、厚8 mm、间距600 mm；对于底板处的设置，控制标准为高260 mm、厚6 mm、间距视实际情况灵活调整，需在800～850 mm区间内。按照二次抛物线的形态布设钢箱梁，考虑到主桥在圆曲线(半径600 mm)的特点，为使钢箱梁达到受力均衡的状态，需要对边腹板处的预制混凝土块采取处理措施，即对其执行压重处理，控制标准为50 kN/m。

3.2.2 拱肋

主桥为重要结构，使用三片钢管拱，拱轴线均呈二次抛物线的形态，注重对主拱断面的控制，宜将其设置为φ1600 mm的圆形钢管，并根据安装位置的不同调整主拱拱肋的壁厚，具体为中间段25 mm、拱脚段30 mm。在形成主拱结构后，在其两侧分别安装边拱，拱轴线呈二次抛物线，调整好边拱与主拱的位置，两者形成的竖向夹角需达到27.270°，形成拱肋结构后，在其中增设横隔板和加劲肋，两者厚度分别为16、20 mm。在设置主拱、边拱时，需要在拱脚处通过焊接的方式使各自的拱肋与钢箱梁形成稳定连接的关系，挑选厚度为80 mm的钢板并将其置于拱脚处，以发挥出承压板的作用。确定拱脚范围，在该处布设4道腹板，具体采取的是厚30 mm、间距0.9 m的方式。

3.2.3 吊杆

本景观拱桥工程中，所有的钢绞线均选择的是挤压叉耳式吊杆，在工厂制作成型，转移至现场高效安装。根据实际安装区域配置相应型号的吊杆，其中主拱1号～3号、13号～15号吊杆选择的是OVM.GJ15-22型，主拱2号～12号、边拱1号、9号两处使用的吊杆型号保持一致，均为OVM.GJ15-15型，对于边拱2号～8号吊杆则使用的是OVM.GJ15-9型。在安装吊杆时，需在其下端利用叉耳实现与耳板(设置在钢箱梁上)的稳定连接，不可发生偏位现象，使用的耳板厚度应达到40 mm，所有的吊杆张拉端都要安装在拱顶处。考虑到雨水等因素易损坏吊杆的特点，需外包不锈钢管[2]。

3.2.4 横撑、斜撑

主拱和边拱必须具有足够的稳定性，可在两者间布设横撑和斜撑，在其作用下增强主拱和边拱的稳定性。其中，横撑选择的是热轧无缝钢管，所用材料的规格为φ245×16 mm；对于斜撑材料的使用，要求呈工字型截面，其中以1号、2号、12号和13号斜撑处的顶、底板厚度较为特殊，设定30 mm，除此之外的其他部分均设为20 mm；对于腹板材料，统一按照20 mm控制；斜撑高度根据安装结构的不同而调整，一般400～600 mm。

3.3 引桥上部结构设计

引桥结构设计工作中，上部选择的是30 m预应力混凝土简支箱梁，高1.80 m、宽42.5 m，并在钢箱梁的顶板两侧分别施作规格为1.5%的横坡，但所有的底板均设置为平坡形式。端横梁设计中，其在桥台、桥墩处的高度分别为1.8、2.5 m，宽度均设置为1.6 m。

对于钢箱梁预应力体系的建设，选择的是纵向预应力体系的方式，包含腹板束和底板束两部分，各自所用的钢绞线规格分别为15φs15.2和7φs15.2，配置相适应的锚具、螺旋筋和钢筋网。张拉端置于桥台侧，结束纵向预应力张拉作业后再组织浇筑施工。

3.4 下部结构设计

钢筋混凝土实心墩是重要的结构，将其作为本桥的主墩，中墩承台尺寸为10.3 m(横桥向)×6.4 m(顺桥向)×3.5 m(高)。承台中间的连接通过设置系梁的方式而实现，承台顶标高设为4.26 m。基础部分选择的是钻孔灌注桩，以中间部分居多，共设置6根，两侧分别为2根，规格均为直径150 cm。关于桥台结构选择的是重力式桥台形式。

3.5 附属结构设计

1)桥面铺装。形成主桥结构后，在其上方铺环氧沥青，形成7.0 cm厚的结构层。做好钢桥面板的处理工作，首先清理杂物，再刷涂防锈层，最后均匀涂抹环氧沥青，从而形成完整的粘结层，通过此方式可保证铺装层的施工效果，实现与钢桥面板的稳定连接，在车轮作用下依然可维持稳定状态。选择的沥青混凝土要具有良好的温度适应性，即在60℃条件下不发生泛油现象，在-15℃条件下不出现脆裂。考虑到桥面铺装施工包含较多工序的特点，由施工单位等工程主体共同召开专题探讨会，确定与本桥施工要求相符的桥面铺装方案，最终选择的是2 mm水泥基渗透结晶型防水层+10 cm SMA16沥青混凝土的方式。

2)过桥管线设计。过桥管线的类型较多。对于电力管的设计，选择从南侧人行道板与桥梁结构顶面的空间过桥，但考虑到此处人行道较窄的特点，只具备设置12孔150 mm+4孔100 mm的条件，因此，其余的电力管均采取自行过桥的方式。还包含自来水管和燃气管，两部分的过桥不可对整体观感造成影响，较合适的是从机非分隔带内通过。

4 钢结构防腐设计

大气因素易对钢结构造成影响，使拱肋、横撑、斜撑出现不同程度的锈蚀现象，因此防腐等级相对较高，必须选择合适的方式做好金属防腐工作[3]，根据桥梁建设要求，耐久性应达到30年。此外，箱梁及拱肋内表面两处都在相对封闭的空间内，并不具有较高的湿度。在防腐涂装作业时所采取的标准可低于钢结构外表面所提出的防腐要求。

压重区段内设置了钢箱梁，该装置的底板以及U型加劲肋所在的空间都存在较为明显的密封性，即空气的流动性不强，在相对湿度无法控制在50%以内时，所用的防腐材料必须与外表面的防护用漆保持一致。对于钢箱梁桥面的涂装，则要充分考虑到桥面环氧沥青铺装施工所提出的要求，即必须具有耐久性达30年的能力。