摘 要 介绍福建三明碧口特大桥主桥净跨径133m的中承式钢筋混凝土箱型拱桥的双拱肋，在沙溪河上方采用钢筋混凝土灌注桩为基础，万能杆件拼装的下导梁及门式桁架作为支架，用方木作为拱盔搭拼撑架式拱架，进行现浇施工的方案设计与施工情况，希望能为以后同类型的桥梁施工提供一个借鉴。

关键词 ：大跨径 钢筋砼拱桥 现浇拱架 方案设计 施工

1 前言

福建三明碧口特大桥位于三明市东面出口碧口村，南岸与205国道交接，从三明农药厂跨越沙溪河到三明劳教所。碧口特大桥主桥为中承式钢筋混凝土箱型双肋拱桥，净跨径133m，为当时福建省跨径最大的钢筋混凝土拱桥。拱肋拱轴线为悬链线，双拱肋轴线中心间距为10.6m，拱轴系数M=1.347，净矢跨比为2.3：1，起拱线标高为126.00m，拱顶中心标高为149.40m。拱肋采用箱形变截面，其中两端拱脚段（各长14.89 m）既变宽又变厚，从拱脚起拱点截面313×260cm变到294×160cm，拱肋顶段宽度不变，厚度从294cm变到拱顶245cm，截面系数N*X=0.5。每条拱肋纵向分为28个箱，箱间设横隔板，砼量约为300m³,两条肋共约600m³。南岸引桥上部构造采用四孔13m简支空心板，下部构造采用柱式墩，重力式U型台。

原设计主桥每条拱肋分为9节，中间7节采用预制后缆索吊装，两端拱脚段现浇。因考虑到大桥南岸205国道及农药厂位置限制，以及拱肋采用预制吊装与现浇结合的设计方案，接头处难以处理，且缺乏整体性，影响拱肋承载力等原因，经各有关单位研究同意，将两条拱肋全部改为现浇施工。经对多种施工方案进行技术论证及经济比较，决定采用水中钢筋混凝土灌注桩为基础，万能杆件拼装的下导梁及门式桁架作为支架，用方木作为拱盔搭拼撑架式拱架，进行拱肋现浇施工。此方案相对较为简便、受力明确、可靠度高，且经济安全，对拱肋的整体性也较为有利。在整个拱肋现浇施工中，拱架的设计及施工尤为重要，它直接关系到整个主桥的施工安全、质量和成本等。

2 拱肋的现浇拱架设计

碧口大桥的现浇拱肋水平长度133m，两端拱脚段各有6.5m位于岸边, 采用抛石回填、场地平整、夯实加固后，然后对应拱肋位置，在上、下游各浇注3排临时砼底座，再在底座上方直接搭拼满堂式木拱架。跨中120m拱肋拱架由支墩、下导梁及门式桁架、卸架设备及木拱盔组成，其中下导梁分为5跨，每跨24m，两端1#、6#支墩采用贝雷桁架片搭设，中间四个浇注钢筋混凝土灌注桩基础、钢筋混凝土墩柱及墩帽作为支墩，下导梁及门式桁架采用西乙型万能杆件拼装，卸架设备采用组合木楔，拱盔部分采用方木,主要由立柱、拉梁，水平夹木、剪刀撑、弓形木，横梁等构件组成（拱架的具体构造参见图1 现浇拱肋拱架立面图、图2 Ⅰ-Ⅰ断面图及图3 Ⅱ-Ⅱ断面图）。因每条拱肋砼量约300m³，自重约750t，在拱架设计时，采用交通部公路科学研究所的公路桥梁结构线性静力计算程序《QCS》进行拱架结构受力分析，计算确定出拱架各部分构件的受力大小、所需相应的材料及尺寸要求等，以确保满足拱架承载力要求及施工安全。

2.1 支墩

2.1.1 两端1#、6#贝雷支墩

为了减少桥头拱脚段的抛石回填工作量，及根据拱肋底板标高，将1#、6#贝雷支墩设在距拱脚起拱点6.5m处，下方填筑乱毛石及河卵石至124.20m，平整加固后在上、下游距拱脚起拱点www.tmgc8.com6.5m处浇筑C15片石砼作为支座底座，用12片贝雷片组拼成1#、6#支墩，每个支墩6片，贝雷片上方架设2根Ⅰ25工字钢作为横梁，Ⅰ字钢横梁顶标高为126.50m。

2.1.2 跨中2#～5#支墩

沙溪河中设4个跨中支墩，分别为2#～5#。根据现场实地钻探表明，沙溪河河床沿拱轴方向表面为砂砾石覆盖层，厚约60～70cm，下层为粉砂岩，经拱架荷载计算分析后确定，每个支墩基础采用2根Ф120cm的C25钢筋混凝土钻孔灌注桩，桩基础嵌入岩层2.5m，两根桩中心的距离为10.6m，每根桩位于双拱肋拱轴线正下方。由于沙溪河下游斑竹水电站已蓄水发电，沙溪河常水位约在124.10m左右，水深约11～13m，灌注桩水下长度长达14～16m左右，故在两根桩之间的水面上方用2[ a36槽钢焊接在护筒上，作为横系梁，连接两个桩柱，中间加焊角钢予以加固，既加强了桩的横向稳定性，也可作为浇筑墩帽的模板支架基础。每根桩桩顶接Ф100cm C30钢筋混凝土圆柱，柱顶浇注C30钢筋砼墩帽（尺寸为1.2m×1.0 m×13m）。

2.2 万能杆件下导梁及门型桁架

主桥跨中120m，采用西乙型万能杆件组拼成2道下导梁，宽高各为2m，导梁中心线位于拱肋中心线正下方，并与墩帽中预埋钢板固定，在纵向起到连接各支墩的作用，增强了整个拱架基础的稳定性，导梁在两岸边跨各24m内根据拱肋拱脚段底板高程、拱脚段围堰稳定性及受力荷载的要求等因素，拼装成1～3层结构形式。对应灌注桩位置在导梁上用万能杆件组拼截面2m×2m立柱，高度尽可能接近拱腹下弧线，以减少木拱盔数量。各柱顶用万能杆件拼装成连续门型钢桁架，上下游两排桁架之间用万能杆件及特制角钢构件在每一立柱顶连拼成横梁，将上下游桁架连成整体，以增加桁架的横向稳定性。下导梁及门型桁架的万能杆件种类及数量除按万能杆件拼装基本要求配置外，另按全部拱肋自重及木拱盔、人群荷载、万能杆件自重等全部加载时万能杆件的受力情况，根据线性静力计算程序《QCS》进行计算后确定，另在桁架各转角处，布设斜向连接杆件，以增加桁架的稳定性，减小桁架跨中挠度。

2.3木拱盔

在万能杆件下导梁及门型桁架组成的支架各节点（每2m1个）上设置一拱架卸落设备（30cm×30 cm×16cm组合木楔），各块木楔在顺桥向用400 cm×12 cm×16cm(中间三跨用12×14cm)方木作为拉梁连接，并通过拉梁用Ф14钢拉条加螺栓将木楔及拉梁固定在万能杆件上。各木楔上方采用方木作为拱盔立柱，每条拱肋横向设3排立柱，南北岸拱脚段各6.5m及第一跨立柱采用16 cm×16 cm×390cm方木，中间三跨采用14×14cm方木，每2根立柱之间采用2根与立柱同等截面的方木作为斜撑。立柱与立柱及斜撑之间用8×10cm方木作为水平夹木及剪刀撑，剪刀撑、夹木采用Ф14螺栓与立柱连接。立柱与斜撑顶部为16×14cm弓形木，每2m一根，以便与立柱及下端钢支架节点对应，也可以尽量与拱腹线吻合。为了拱肋底板美观考虑，底模板采用1.8cm厚的胶合板,故弓形木上方每m用3根12×12cm方木作为横梁。立柱、弓形木、斜撑及拉梁等之间采用双面角铁加Ф14螺栓连接。木拱盔结构参见图1现浇拱肋拱架立面图、图www.tmgc8.com2Ⅰ-Ⅰ断面图及图3Ⅱ-Ⅱ断面图。）

3 拱肋的现浇拱架施工

为了方便拱架施工，在两岸引桥之间架设一组最大吊重16t的工作索，索跨160m，索塔高36m，既可用来吊装万能杆件构件、木拱盔及运送砼，也可用来后期安装主桥纵横梁及微弯板等。在拱架施工前，先架设工作索，进行桥头围堰，搭拼贝雷片支墩，浇注水中钻孔灌注桩、接柱及墩帽等；在施工拱架基础及下部构造的同时，制作组合木楔及木拱盔构件，在水中墩柱及墩帽施工完后，便可拼装万能杆件下导梁及门式桁架，以及木拱盔，采用流水施工法，上下游同时进行，从南岸一直往北岸延伸，在拱肋砼浇筑完毕且养护期满后，自木拱盔起自上往下卸架。

3.1 拱架基础及下部构造施工

钻孔灌注桩施工，采用4个8×4m方舟及2个6×3m自制方舟组拼成水上桩基工作平台，冲击钻孔机具两套，冲击锥重量为2.5吨,另用贝雷片及两台J350拌和机组拼成两个水上砼拌和台。这样，每个墩的上下游2根灌注桩可以同时进行施工，既加快了进度，同时增加了整个平台的自重，以增加工作平台的稳定性，确保桩位的准确性。桩基水上工作平台及砼拌和台在岸边拼装完后，采用机动船牵引到桩位后，将桩基工作平台四角的Ф19钢丝绳固定在岸边的锚固点上，利用船上设置的滑轮组进行船位调节，桩位用全站仪测定。护筒采用8mm钢板，在岸边制作好后用船只运至工作平台上对准桩位下沉，埋设，护筒顶面高出水面约1m左右。护筒外围埋设内径1.5m，外径2.5m，高2m的钢筋制套箍，再往套箍内围抛填装满土的编织袋，既可固定护筒的下部位置，又可减少护筒底部的漏浆，加快冲击成孔速度。

在钻孔灌注桩施工完毕后，在水面上方钢护筒两侧焊接2[a36槽钢作为横系梁，安装接柱钢筋及模板，浇注Ф100cm接柱至127.5m，再搭设墩帽模板支架,安装墩帽钢筋和模板,利用工作索从岸上拌和站运输砼进行浇筑。

3.2 下导梁、立柱及门架施工

上下游万能杆件下导梁立柱及门架在岸边按设计图分片拼装，每拼成2节后，采用工作索吊至相应拼装位置拼接。下导梁拼装时，先拼装南岸第一跨及第二跨，自 1号墩墩帽顶部起，往两端同时对称拼接。靠南岸边跨导梁先拼装中间一层及尾部底层杆件，拼接到桥头贝雷支墩顶上时，再逐渐往北岸延伸，在下导梁拼装2跨后，可同时拼装后3跨的下导梁和1、2号墩墩顶立柱。立柱每拼装至规定标高后，拼接上下游横梁，以加强立柱的稳定性。在拼装门架顶梁时，自两头立柱处同时对称地往中间连拼，并在梁跨中间用万能杆件搭拼一临时支墩进行支撑，以减少杆件自重产生的挠度变形，也便于杆件在中间拼接。在拼装万能杆件下导梁时采用全站仪定位，确保万能杆件下导梁的顺桥向位置准确无误。

3.3木拱盔施工

在木拱盔制作前，先在水平地测放出半条拱肋底腹线及各杆件大样，再根据大样进行制作。拱盔安装时，先在南岸引桥上按顺序预拼成组件后利用工作索吊运至钢支架上方对应位置拼装。木拱盔的制作及安装程序如下：

（1）在混凝土水平地上，按拱肋拱腹线标高加施工预拱度测放出半条拱肋（水平长度66.5m）底腹线大样，并自拱顶处起，将底腹线每2m分成一段，定出弓形木接头位置和立柱、斜撑和拉梁的中心线。

（2）从地上大样量出半条拱肋的拱盔各杆件尺寸，制作各杆件大样，并进行编号，再根据大样制作4套杆件。

（3）在钢支架及装好的组合木楔上操平，定出拉梁水平线。

（4）在南岸引桥上根据设计图及杆件编号将拉梁、立柱及斜撑、夹木、弓形木等组拼成一片拱盔组件（6m长一组）后，用工作索吊运至钢支架对应位置安装、拼接。

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（5）在弓形木各节点上操平，准确地按拱模弧线（减去模板和横梁的高度）控制弓形木高度。

（6）在弓形木上安装横梁，构成整个拱架。

在拱架木拱盔拼装时，上下游可交叉进行。在拱架拼装完并加固后，在拱架横梁上方安装模板、钢筋等，便可浇筑拱肋砼。

3.4 拱架卸落及拆除

拱架卸落装置采用螺栓组合硬木楔，为使拱体逐渐均匀降落和受力，各点卸落量分3次循环进行，各次和各循环之间应有一定的间歇。拱架卸落时从拱脚分别对称进行，拆除工作根据后安装先拆原则分层进行，并利用工作索吊运，加快拆除速度。在木拱盔、万能杆件下导梁及门型桁架全部拆除后，利用墩帽及桩柱中预留孔洞，炸除灌注桩基础及墩帽等，拆除两岸贝雷支墩及抛石围堰体等，清理河道。

4 结语

三明碧口大桥净跨133m的钢筋混凝土拱肋采用拱架现浇施工，在福建省尚属首例。该桥拱肋浇筑时,拱架变形在预计范围之内,无异常现象，且拱肋也未产生施工质量问题。该桥竣工验收时，通过了动载试验测试，满足工程质量优良标准，并已安全运行近十年。因此，我们现在可以确定该桥的拱架设计和施工是成功的。

参考文献

[1] 公路施工手册—桥涵 下册.北京：人民交通出版社，1985

[2] 公路桥涵施工技术规范（JTJ041-89）北京：人民交通出版社，1989

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