城市景觀拱橋的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

姜 群

(杭州市市政工程集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310003)

1 工程概況

浙江省杭州市境內(nèi)余杭塘河橋跨越余杭塘河，長155.10 m，寬42.5 m，橫斷面包含人行道、非機(jī)動(dòng)車道、機(jī)非分隔帶、機(jī)動(dòng)車道、中央分隔帶。本橋梁工程中，橋面縱坡的實(shí)際情況為東側(cè)3.450%、西側(cè)2.426%，豎曲線半徑1 200 m。

2 景觀拱橋概念設(shè)計(jì)要點(diǎn)

景觀拱橋不同于常規(guī)形式的橋梁工程，除了滿足實(shí)用性要求外，還要兼顧景區(qū)現(xiàn)狀、規(guī)劃等，要在科學(xué)設(shè)計(jì)理念的引導(dǎo)下組織施工作業(yè)，遵循各項(xiàng)設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)難度相對(duì)較大。

1)設(shè)計(jì)理念。景觀拱橋的定位必須要與所在區(qū)域的景觀功能相協(xié)調(diào)，從城市建設(shè)工作來看，景觀拱橋主要應(yīng)該遵循人文、自然的理念，不可過度追求橋梁的現(xiàn)代化特點(diǎn)，應(yīng)彰顯出古典、精致的特質(zhì)。

2)設(shè)計(jì)原則。景觀拱橋的設(shè)計(jì)應(yīng)兼顧多方面原則，包含結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)效益性、可觀賞性，兼顧各項(xiàng)原則，從而提高景觀拱橋與所在城市的協(xié)調(diào)性，彰顯出景觀拱橋應(yīng)有的功能。

3 景觀拱橋總體設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 總體布置

余杭塘橋工程中，橋梁結(jié)構(gòu)建設(shè)在圓曲線和緩和曲線上，線路中心與河道形成的是斜交的關(guān)系，具體呈右偏129.7°，為了兼顧正常通航、景觀等多重要求，主橋選擇的是92 m下承式系桿拱橋，并且選用30 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁，將其作為引橋結(jié)構(gòu)，跨徑組合為(30+92+30)m。

3.2 主橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.2.1 主 梁

主梁是橋梁中的重要組成部分[1]，選擇的是全焊鋼箱梁，道路中心線梁高2.5 m、寬42.5 m。頂板厚度14 mm，底板根據(jù)不同的位置選擇合適厚度的鋼板，其中兩側(cè)為12 mm、中間為20 mm。所有橫隔板均采取徑向布置的方式，不同區(qū)域的厚度存在差異，其中梁端處和吊桿處均為16 mm，支座中心線處的厚度相對(duì)較大，設(shè)為30 mm。配置U型加勁肋，此構(gòu)件在頂板處的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)為高280 mm、厚8 mm、間距600 mm；對(duì)于底板處的設(shè)置，控制標(biāo)準(zhǔn)為高260 mm、厚6 mm、間距視實(shí)際情況靈活調(diào)整，需在800～850 mm區(qū)間內(nèi)。按照二次拋物線的形態(tài)布設(shè)鋼箱梁，考慮到主橋在圓曲線(半徑600 mm)的特點(diǎn)，為使鋼箱梁達(dá)到受力均衡的狀態(tài)，需要對(duì)邊腹板處的預(yù)制混凝土塊采取處理措施，即對(duì)其執(zhí)行壓重處理，控制標(biāo)準(zhǔn)為50 kN/m。

3.2.2 拱 肋

主橋?yàn)橹匾Y(jié)構(gòu)，使用三片鋼管拱，拱軸線均呈二次拋物線的形態(tài)，注重對(duì)主拱斷面的控制，宜將其設(shè)置為φ1600 mm的圓形鋼管，并根據(jù)安裝位置的不同調(diào)整主拱拱肋的壁厚，具體為中間段25 mm、拱腳段30 mm。在形成主拱結(jié)構(gòu)后，在其兩側(cè)分別安裝邊拱，拱軸線呈二次拋物線，調(diào)整好邊拱與主拱的位置，兩者形成的豎向夾角需達(dá)到27.270°，形成拱肋結(jié)構(gòu)后，在其中增設(shè)橫隔板和加勁肋，兩者厚度分別為16、20 mm。在設(shè)置主拱、邊拱時(shí)，需要在拱腳處通過焊接的方式使各自的拱肋與鋼箱梁形成穩(wěn)定連接的關(guān)系，挑選厚度為80 mm的鋼板并將其置于拱腳處，以發(fā)揮出承壓板的作用。確定拱腳范圍，在該處布設(shè)4道腹板，具體采取的是厚30 mm、間距0.9 m的方式。

3.2.3 吊 桿

本景觀拱橋工程中，所有的鋼絞線均選擇的是擠壓叉耳式吊桿，在工廠制作成型，轉(zhuǎn)移至現(xiàn)場(chǎng)高效安裝。根據(jù)實(shí)際安裝區(qū)域配置相應(yīng)型號(hào)的吊桿，其中主拱1號(hào)～3號(hào)、13號(hào)～15號(hào)吊桿選擇的是OVM.GJ15-22型，主拱2號(hào)～12號(hào)、邊拱1號(hào)、9號(hào)兩處使用的吊桿型號(hào)保持一致，均為OVM.GJ15-15型，對(duì)于邊拱2號(hào)～8號(hào)吊桿則使用的是OVM.GJ15-9型。在安裝吊桿時(shí)，需在其下端利用叉耳實(shí)現(xiàn)與耳板(設(shè)置在鋼箱梁上)的穩(wěn)定連接，不可發(fā)生偏位現(xiàn)象，使用的耳板厚度應(yīng)達(dá)到40 mm，所有的吊桿張拉端都要安裝在拱頂處?？紤]到雨水等因素易損壞吊桿的特點(diǎn)，需外包不銹鋼管[2]。

3.2.4 橫撐、斜撐

主拱和邊拱必須具有足夠的穩(wěn)定性，可在兩者間布設(shè)橫撐和斜撐，在其作用下增強(qiáng)主拱和邊拱的穩(wěn)定性。其中，橫撐選擇的是熱軋無縫鋼管，所用材料的規(guī)格為φ245×16 mm；對(duì)于斜撐材料的使用，要求呈工字型截面，其中以1號(hào)、2號(hào)、12號(hào)和13號(hào)斜撐處的頂、底板厚度較為特殊，設(shè)定30 mm，除此之外的其他部分均設(shè)為20 mm；對(duì)于腹板材料，統(tǒng)一按照20 mm控制；斜撐高度根據(jù)安裝結(jié)構(gòu)的不同而調(diào)整，一般400～600 mm。

3.3 引橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

引橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，上部選擇的是30 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁，高1.80 m、寬42.5 m，并在鋼箱梁的頂板兩側(cè)分別施作規(guī)格為1.5%的橫坡，但所有的底板均設(shè)置為平坡形式。端橫梁設(shè)計(jì)中，其在橋臺(tái)、橋墩處的高度分別為1.8、2.5 m，寬度均設(shè)置為1.6 m。

對(duì)于鋼箱梁預(yù)應(yīng)力體系的建設(shè)，選擇的是縱向預(yù)應(yīng)力體系的方式，包含腹板束和底板束兩部分，各自所用的鋼絞線規(guī)格分別為15φs15.2和7φs15.2，配置相適應(yīng)的錨具、螺旋筋和鋼筋網(wǎng)。張拉端置于橋臺(tái)側(cè)，結(jié)束縱向預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)后再組織澆筑施工。

3.4 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鋼筋混凝土實(shí)心墩是重要的結(jié)構(gòu)，將其作為本橋的主墩，中墩承臺(tái)尺寸為10.3 m(橫橋向)×6.4 m(順橋向)×3.5 m(高)。承臺(tái)中間的連接通過設(shè)置系梁的方式而實(shí)現(xiàn)，承臺(tái)頂標(biāo)高設(shè)為4.26 m。基礎(chǔ)部分選擇的是鉆孔灌注樁，以中間部分居多，共設(shè)置6根，兩側(cè)分別為2根，規(guī)格均為直徑150 cm。關(guān)于橋臺(tái)結(jié)構(gòu)選擇的是重力式橋臺(tái)形式。

3.5 附屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1)橋面鋪裝。形成主橋結(jié)構(gòu)后，在其上方鋪環(huán)氧瀝青，形成7.0 cm厚的結(jié)構(gòu)層。做好鋼橋面板的處理工作，首先清理雜物，再刷涂防銹層，最后均勻涂抹環(huán)氧瀝青，從而形成完整的粘結(jié)層，通過此方式可保證鋪裝層的施工效果，實(shí)現(xiàn)與鋼橋面板的穩(wěn)定連接，在車輪作用下依然可維持穩(wěn)定狀態(tài)。選擇的瀝青混凝土要具有良好的溫度適應(yīng)性，即在60℃條件下不發(fā)生泛油現(xiàn)象，在-15℃條件下不出現(xiàn)脆裂。考慮到橋面鋪裝施工包含較多工序的特點(diǎn)，由施工單位等工程主體共同召開專題探討會(huì)，確定與本橋施工要求相符的橋面鋪裝方案，最終選擇的是2 mm水泥基滲透結(jié)晶型防水層+10 cm SMA16瀝青混凝土的方式。

2)過橋管線設(shè)計(jì)。過橋管線的類型較多。對(duì)于電力管的設(shè)計(jì)，選擇從南側(cè)人行道板與橋梁結(jié)構(gòu)頂面的空間過橋，但考慮到此處人行道較窄的特點(diǎn)，只具備設(shè)置12孔150 mm+4孔100 mm的條件，因此，其余的電力管均采取自行過橋的方式。還包含自來水管和燃?xì)夤?，兩部分的過橋不可對(duì)整體觀感造成影響，較合適的是從機(jī)非分隔帶內(nèi)通過。

4 鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì)

大氣因素易對(duì)鋼結(jié)構(gòu)造成影響，使拱肋、橫撐、斜撐出現(xiàn)不同程度的銹蝕現(xiàn)象，因此防腐等級(jí)相對(duì)較高，必須選擇合適的方式做好金屬防腐工作[3]，根據(jù)橋梁建設(shè)要求，耐久性應(yīng)達(dá)到30年。此外，箱梁及拱肋內(nèi)表面兩處都在相對(duì)封閉的空間內(nèi)，并不具有較高的濕度。在防腐涂裝作業(yè)時(shí)所采取的標(biāo)準(zhǔn)可低于鋼結(jié)構(gòu)外表面所提出的防腐要求。

壓重區(qū)段內(nèi)設(shè)置了鋼箱梁，該裝置的底板以及U型加勁肋所在的空間都存在較為明顯的密封性，即空氣的流動(dòng)性不強(qiáng)，在相對(duì)濕度無法控制在50%以內(nèi)時(shí)，所用的防腐材料必須與外表面的防護(hù)用漆保持一致。對(duì)于鋼箱梁橋面的涂裝，則要充分考慮到橋面環(huán)氧瀝青鋪裝施工所提出的要求，即必須具有耐久性達(dá)30年的能力。

5 結(jié)束語

城市景觀橋梁設(shè)計(jì)具有系統(tǒng)性，設(shè)計(jì)工作中包含的要素較多，以保證結(jié)構(gòu)合理性與穩(wěn)定性為基本前提，兼顧管線過橋、美學(xué)等多方面要求，形成科學(xué)的設(shè)計(jì)方案。本文圍繞城市景觀拱橋的設(shè)計(jì)工作展開探討，以期給類似工程設(shè)計(jì)提供參考，提高橋梁建設(shè)水平。

[ID:010217]