中国特色桥梁新技术讲解606页ppt（著名教授）_ppt

1、 四、 钢管砼拱桥改进 A 三管型钢管砼拱桥 B 三管型拱肋构造 C 111m百旺大桥吊装 D 行车道梁连续化 十大改进的钢管砼拱 序 钢管混凝土拱桥是我国近年来迅速发展的一种新桥型。空钢管能作为承重支架和模板，极大地减少了大跨径拱桥施工所需的机具和设备；在管内泵送砼后所形成钢管砼结构又有极大的承载力。通过钢材和砼两种材料的优势互补，使钢管砼拱具有良好的经济性，其推广发展的势头不可阻挡。据不完全统计我国至今在建和已建钢管砼拱桥已渝200座，最大跨径突破400m。回顾中国拱桥发展史，自60年代，相继产生片石的拱桥、悬砌拱、双曲拱、桁架拱、刚架拱、箱形拱和预应力砼桁式组合拱等，无一不是光辉过后沉沦

2、。总结其缘故一是没有及时改正所发现的问题；二是设计缺乏创新和与时俱进。本文以韶关百旺北江大桥为例，对我国中等跨径钢管砼拱桥所普遍存在的若干问题提出反思。科学植根于技术交流、观点的碰撞及理论和实践的反复。希望文内提出的钢管砼设计十大改进措施能引起公路桥梁同行们的争鸣。一、百旺北江大桥（一）、概况：1、规模。百旺大桥位于韶关市区南郊六公里，为国道323线和省道1946线的联络线上跨越北江的一座特大桥。全长928m，桥梁共有四种结构（如图1）。通航孔系长127m钢管砼拱，桥宽30m。东西两河道共有558.4m箱型拱。两岸和中心岛共有（5+14+221）孔16m预应力空心板，桥宽均为28m。中心岛上支

3、桥桥宽9m，系7孔（1620）的无梁板弯桥。2、工期。大桥于1993年开工，1995年完成基础。由于24桥墩位于航道中心及其下多达六层溶洞所造成的施工困难和资金缺乏等原因大桥被迫停工。为走出困境。由中交四航设计院路桥所接手进行变更设计。通过提出取消24墩，将两跨合并为一孔111m中承式钢管砼拱以及提出新型复合式桥面对已完结构进行补强等措施，可将桥梁建设标准提高至（汽超20、挂120）。获得省交通厅5000万元补助后，大桥于2001年复工， 2004年建成。（二）、现行钢管砼拱存在问题在该桥十余年长的建设期中，陆续发现广东省和国内多座钢管砼拱桥在施工和运营中存在不少问题。例如：1、钢管与填心砼脱

4、离。首先发现在拱顶部位然后陆续向下扩散。通过超声波测探后有几座桥采用钻孔压注水泥浆方法加固。这样钢管作为在砼受压发生侧向膨胀的套箍作用，在露天的桥梁结构中受到质疑。2、横梁顶桥面板开裂、漏水，影响行车的平整、舒适。传统的（横梁+纵板）简支体系行车道板，已不能满足高等级公路高密度行车的需要。3、短吊杆锈蚀和疲劳断裂后将造成横梁坠落，桥面交通隔断后无法进行抢救和维修。其中以四川宜宾市南门大桥的后果最为严重。 4、系杆的钢绞线先后断裂，使钢管砼拱不得不停止通行来进行加固。 5、桥面净空范围内有密集风撑，司机和行人视野压抑。不少人反映钢管砼拱桥效果图上好看，实际侧面景观效果极差。城市建设美学要求无风撑

5、（或少风撑）。 6、其它。施工单位普遍反映弯钢管制作困难，桁架型钢管加工费用高，哑铃型钢管横向稳定 性差，多段吊装合拢时拱轴线高程难以控制等工艺问题。业主普遍反映钢管砼拱设计概算 一再突破；桥梁运营不到十年就出问题，加固的影响和损失巨大，钢管拱的耐久性得不到证。（三）、提出设计的新思维众所周知设计是工程的灵魂。钢管砼拱桥的发展过程所暴露的问题的解决首先有赖于设计的新思维，如资料1。为了解决钢管砼拱所存在的结症，中交四航设计院路桥所设计组在设计咨询费仅有25万元的条件下，坚守工地三年。通过与业主、施工和监理三方通力合作，以不断进取的精神来完善设计；终以精湛的技术使百旺大桥转危为安，并将中承式钢管

6、砼拱质量提升到一个新台阶。下面分别论叙设计十大改进措施，供我国桥梁工程师参考。 1、大于20m的宽桥应选择三条钢管拱，以减少横梁弯矩。 2、拱截面推荐集束三管型，增大横向稳定实现无风撑（或少风撑）。 3、管内应设置纵、横加劲肋， 增大砼和钢管的粘结力确保整体性。 4、等截面拱采用悬索线拱轴，确保每点自重弯矩为零。 5、采用直管、折线形拱轴来简化制作，降低造价。 6、拱肋偶数分段，不松索焊接合拢。 7、行车道梁采用漂浮框架肋板式连续梁体系来满足高等级公路要求。 8、设计不同索数的双吊杆防振和便于换索。 9、张拉吊杆调整拱内力，实现拱梁组合共同受力。 10、桥面采用钢纤维砼底层和聚脂纤维沥青砼面层

7、。（一）、111.44中承拱桥型，如图2。 1、立面。中承拱净跨径l0=111.44m，净矢高f33.45m。矢跨比f/ l03.33。设计荷载：汽超20，挂120，人群3.5KN/m2。 2、净空。桥面总宽30m，其中：双向四车道（43.75m）、非机动车道（21.5m）、分隔带2m及人行道栏杆（23）。 3、双肋式。常规做法的双肋式，横梁计算跨径l20m（截面1.2m1.6m），全长28m重量达134t，远大于缆索起重机40t吊重的能力。如改为钢横梁才能吊装，但增加造价。应当指出在30m宽桥中如果沿用双肋型式，必然造成横梁跨径大，横梁加高后，和纵板的刚度更悬殊，桥面板的开裂更加剧。 4、三

8、肋式。可利用高速公路的分隔带设置中肋，是一种受力合理，施工方便的好型式。百旺大桥三肋式横梁跨径211m，横梁尺寸降为（1.2m1m），全长30m，重84t。由于可以分段施工，吊重都小于40t。在30m宽桥中采用三肋式使行车道梁受力更均匀，总砼体积减少。（二）、钢管拱截面型式优化1、哑铃型存在的问题。哑铃型截面是钢管砼拱的初级阶段产物。它构造简单、高度大、抗弯性能较强。因此在中小跨径中常被采用。但经过十余年的实践发现： 抗弯刚度双向差异大，横向是一个不稳定结构。为保证拱肋横向稳定，需设置密集的风撑，极影响行车视野，在美观要求甚高的时候常被淘汰。 宽桥中横向风撑占材料总量的1/51/4，但却不能参

9、与纵向受力造成浪费； 上下两管间用竖向钢板相连，由于接触面不够不能确保整体受力。在施工中泵送混凝土的高压力，都常出现竖板外胀的现象。 吊杆要穿过上下管削弱截面，加工制作、施工、安装都不十分方便。 因横向稳定安全系数小，吊装时必须双肋悬挂方能合拢，致使吊装设备 二、 钢管砼拱结构设计成倍增加，施工中安全性令人担心。由上分析，哑铃型钢管砼拱已经不适宜在大跨径宽桥、重载和交通量大的桥梁中采用。科技发展史表明落后的产品被新的更合理结构代替是必然的，从与时俱进的角度出发，我们认为在今后设计中不宜再采用“哑铃型”钢管拱。 2、集束三管型钢管拱如图3。系湖南省公路设计公司率先开发的新型式。1996年在桃源沅

10、水大桥（2100m）上实施。四川联合大学在四川省洪雅大桥（120m）也设计了三管型截面并实现了无风撑，充分显示了三管横向稳定性好的优势。目前三管式已推广应用到广东韶关五里亭大桥（L=120m，B=33m）和百旺大桥（L=111m，B30m）。四座大桥的实践表明： 三管式拱下大上小重心低，钢管拱肋自重横向安全系数K10，钢管砼拱K4。因此能实现单肋合拢，从而节省了大量施工设备。 在结构上可通过加大上管直径增大受压面积，两根下管主要作用是解决稳定问题。 三管型横向稳定性好，从而可以取消风撑使桥面净空开阔通畅。在桃源桥、韶关五里亭原设计均无风撑，但在领导要求下，又在拱顶装上12根风撑。总之，从稳定性

11、好、安全可靠出发，三管式钢管拱应当是150m以内钢管砼拱桥的首选截面型式。（三）、钢管内砼脱空问题 1、脱空的主要原因。在百旺大桥现场我们测量了在日照作用下钢管拱构件温度。其表面最高温度达7080。C，管内空气中温度3040。C，两者之间温差可达4050。C。另外管砼收缩可按20计算，这样1m直径的钢管壁与砼脱空间隙可按下式计算：*t /2计算。t（4050）20-（6070）1051000（mm）（6070）/2（0.30.35）mm脱空空隙已大于砼结构容许的0.1mm，足以破坏钢管与核心砼之间粘结强度，这是 在露天阳光照射下的桥梁钢管砼构件根本不同于建筑类钢管砼的构件所在。 2、脱空后钢管

12、砼受压的工作性能。资料2研究表明，当钢管与砼脱空后两者间的径向应力p为零，其变形只满足纵向应变协调条件，径向位移协调条件不再满足。钢管与核心砼的应力可按弹性模量比KES/EC系数进行分配。脱空后钢管砼拱所具有的套箍作用无法发挥，从而造成计算图式和结构内力的变化。这样钢管砼拱的耐久性问题要提到十分重要的议事日程上来了。 3、设计原则：鉴于钢管砼拱中砼脱空问题的存在，目前又没有十分成熟可靠的措施来解决，因此设计只有加大砼受压面积，不考虑钢管砼拱对砼的套箍作用来确保安全。计算可将钢管拱和管内砼作为两个平行杆件来计算，轴向压力应主要由管内砼承担。钢管拱的作用在于作为支架和模板以及三管中承受拉应力，如图

13、3所示集束式三管型钢管砼拱设计图。管内C40砼的基本压应力（）=14MPa 计算面积： 惯矩及模量1.8钢管 A112.5442.544 （m2） 惯距 J4.23 m4 21.3钢管 A221.3272.654 （m2） 模量 W上2.78 m360.85钢管 A330.5673.402（m2） W下3.59m3面积 A8.6（m2） 恒载、温度砼收缩、连拱的截面应力拱顶 s=4459/8.661506/2.78（3.59）1060（99）1400t/m2拱趾 k=6970/8.602062/3.59（2.78）68（1384）1400t/m2 4、加强措施。按上述原则确保了钢管砼拱安全后，

14、在构造上还要尽量加强钢管与管内砼连结强度，保证整体受力。在管内设置纵向加劲肋（大管设8道，每个小管设6道）。每节（1.8m长）钢管端部加设法兰圈（横向加劲肋），以保证直线钢管拱的焊接刚度和圆度。吊点附近钢管内加设三组32交叉钢筋。三管间外缘横向每0.5m加焊加劲板。纵向再用全长联结板贴焊。上叙种种措施能否确保整体性，还有待时间的考验和证明，但与哑铃型拱简单的钢管比较，方法 有改进。5、业主认识。桥梁工程与工民建环境不同，随时间不断增多的汽车荷载要求钢管砼拱必须留有一定的安全储备。要强调结构耐久性所以不能追求造价低廉。应有不同质量不同价格的观点。在钢管砼拱方案选择时，应看到大跨径拱桥总体单价（4

15、0006000元/ m2）都比斜拉桥（800010000元/ m2）和预应力连续梁桥（60008000元/ m2）都低，因此从耐久性出发在钢管砼拱桥中多采用一些加强措施，造价增加（1000元/ m2）也不会影响钢管砼拱桥的经济性。如果强调低价使质量和耐久性得不到保证，反而因小失大得不偿失。（四）、大跨拱桥新型拱轴线1、拱轴线类型。相对某种自重荷载的恒载压力线（每点弯矩Mi=0）称拱轴线。根据荷载分布形式不同拱轴线一般有下面几种：如图41，显示L/4不同拱轴线的竖向差别。拱轴线 对应荷载 竖座标方程 直线 YX.tg 抛物线 沿跨径分布 Y=a X2 悬索线 沿拱轴均布 Y=ach(X/a)-1

16、 悬链线 实腹拱状 Y=(f/m)(chk-1) 图4、拱轴线比较 2、悬索线公式：悬索线是悬链线的一种特例。即拱轴系数m=gk/gs=1/cosk的情况，它的竖座标y的方程是按照“使拱轴上每一点的截面弯矩为零”的原则而推导出来的（不考虑弹性压缩）。详细论叙见资料3，如图42。悬索线方程：Y=ach(X/a)-1式中：x 以拱顶为原点的水平座标 y 以拱顶为原点的竖向座标 a 拱形参数与矢高f、跨径l的相对比值及l有关的常数 ch 双曲函数 3、悬索线拱轴历史。长期以来我国空腹拱桥多采用以实腹拱荷载所推导的悬链线为拱轴线。由于拱桥设计手册已为它提供了各种表格，所以大家已习以为常了。实际上这种实

17、腹式恒载所推导的拱轴线方法仅适用于满堂支架施工小跨径拱桥，用于大跨径实腹拱存在不少问题。 1972年湖南大学刘孝平教授提出：悬链线用于大跨径无支架施工的双曲拱裸拱肋中，由于与等截面裸拱自重压力线不重合将产生偏离弯矩。当拱轴系数m2.24时该种偏离的影响已达到危及裸拱施工安全的程度。为解决无支架施工和设计的矛盾建议改变设计思路，应将拱上构造尽量做到均匀，使自重接近沿弧长1/cos方向均布。这样全桥自重和裸拱肋两者荷载分布形式基本接近，故可统一采用裸拱压力线悬索线Y=ach(X/a)-1作拱轴线。 1974年山西公路设计院完成了悬索线无绞拱的计算表格。 1978年湖南交通厅拱桥研究小组和怀化地区交

18、通设计院完成了悬索线轴平铰拱桥的计算表格。并相继在200余座石砌版肋拱拱桥中推广采用了悬索线拱轴。 1994年湖南公路设计公司在安仁永乐江大桥首次在钢管砼拱中采用悬索线拱轴。接着推广到桃源大桥（2100m）和韶关五里亭大桥（120m）以及百旺大桥（111m）等钢管砼拱桥中。 4、大跨径拱桥设计观念转变。众所周知大跨径桥梁的最危险阶段是在钢管裸肋合拢时以及合拢后的管内砼加载直至形成钢管砼拱肋前。为了大跨径拱的施工安全我们完全有理由认为：钢管砼拱轴线的选择应当首选自重应力线（任意点弯矩Mi0）悬索线。只有首先保证梁拱的施工安全后，才有上部构造施工的可能。不同于中小跨径桥梁拱轴线选择不同裸拱状态。大

19、跨径桥设计应尽量使拱上构造恒载尽量与裸拱圈相接近。拱轴线这种观念的转变是设计大跨径拱桥完美所必须的。还应当特别指出，空腹拱桥拱上构造都是不连续的集中荷载，因此也就不可能有连续的压力线。目前拱桥手册中用L/4的座标所套用的悬链线m值，再按实腹拱方法所计算的空腹拱恒载内力都是错误的。大跨拱桥恒载弯矩应当计入立柱（吊杆）所造成的拱轴压力曲线偏离（呈锯齿形）。设计的任务是控制偏离值在一定的范围内，而不可能用某一个m值的悬链线来符合恒载压力线。关于拱轴线的设计只需要考虑裸拱圈而不必考虑拱上构造和裸拱圈采用自重压力线悬索线是最有利于桥梁施工的新认识，是桥梁工程师们在大跨径拱桥中的新思维。 5、实践效果。湖

20、南和广东两省四座钢管砼拱桥采用新型悬索线拱轴的实践证明：它计算简便十分有利于钢管的加工制作；由于每点自重弯矩为零故不需要设置预拱度；无论单肋合拢和泵送砼后裸拱圈都处于最佳受力状态，能有效地增大了纵、横向的稳定系数。总之，悬索线拱轴的提出及在钢管砼拱中运用是我国拱桥理论水平的一次重大进步。 三、钢管拱工艺设计（一）、钢管拱结构 1、构造：30m桥面中置有三条钢管拱。每条的底宽均为2m，由2根850mm钢管相距300mm构成。其上钢管中肋为1800mm，两边肋为1300mm。钢管壁厚14mm，内缘焊有810条加劲纵肋（全长）。每1.8m长管中设置横向加劲肋（法篮）一道，管内壁纵横加劲肋所形成的框架

21、增大了钢管壁与填心砼的粘结力，确保两者共同作用。纵横加劲肋均宽100mm，厚14mm。为方便焊接三管稍分离，互不相切采用0.5m间距一道的加劲板（厚20mm）联接。加劲板外侧沿弧长再封14钢板，形成宽2m高2.7m的三角形横断面。 2、受拉面积。钢管拱管壁、加劲肋和加劲板都参与纵向受力，总面积A0.203(中肋)20.175(边肋)0.553(m2),为管内砼面积A28.6(m2)的6.4%。在设计理念中考虑到砼脱空后的安全性，钢结构不参与受压但承担抗弯情况下的拉应力，从而确保了钢管砼结构的可靠性。 3、用量：中肋重309t，两边肋重527t，横撑重88t，其他6t，总计930t。中承拱桥平面

22、面积为3343（m2），平均钢管拱钢材用量g278（Kg/m2）。（二）、钢管制作（如资料4） 1、设计分段如图5所示：钢管采用韶钢产A3（Q235A）型钢板卷制，规格为8850（长）1800（宽）14（厚）mm。为了充分利用材料，设计将钢板宽度作为单节管的下料长度（即每节单管的直线长度均为1.8m）。为了降低成本设计采用“直管拼弧”方案，免除了制作直管还要热弯一道工序。对于110m拱轴而言，折线与曲线相差甚微。 2、制作工序：可分加工准备下料卷制单管分段组对在工地现场卧式半跨组对半跨组对等六道工序，然后在4段的接头处焊对接法兰盘（已用螺栓及锥销脱紧），再将半拱分成4段解体，从而保证了高空吊装

23、时的顺利对接。 3、成本分析：表1列出936t钢管拱在韶关冶炼厂钢结构安装公司厂内加工、工地和现场组装的费用。由于主、辅材，机械台班，运输，起重，焊缝探伤等均可根据相关定额计算，故不详列。经综合核算，可知人工费约占总制作费的26。 实际936t钢管加工制作单价为6741元/t，仅为桁式钢管拱的80不到。可见集束三管型拱管拱设计采用一系列优化措施后所具有的良好经济效益。 表1、三管式钢管拱制作费序号分项人工（工日）人工费（万元）备 注1下料12189.744人工费80（元/工日）2卷制384330.7443单管分段组对454136.3284半跨组对10902.687.2215936t钢材2050

24、4.6164.0376加工单价16403710000/936=1752.53元/t7总制作单价164/0.26=631万元/936=6741元/t（三）、钢管拱合拢如图61、悬挂分段。采用缆索起重机施工的的钢管拱通常分成3、5、7、9等奇数段。边肋用“扣索”悬挂，跨中一段进行合拢。由于合拢时要两岸“扣索”和中段起重索对称，反复循环松索，10多根索空中作业，接头的标高很难做到与设计相符；拱轴当出现不对称变形时施工又无法调整，这是施工中长期得不到解决的难题。为消除这种弊病，我们在百旺大桥钢管拱工艺设计中改变观念提出：a: 钢管拱按偶数分段，取消跨中合拢段（仅留0.5m空隙）。b：边段悬挂呈自由端状

25、态，在合拢前应将各接头均调整到设计标高。c：在精确量测合拢前0.5m间隙各种空间尺寸后，将地上准备的0.5m长合拢块按量测尺寸切割，再送上空中合拢。d：合拢块焊接前后，边段所有的扣索均未松，因此所有的接头标高均无变化，保证了拱轴线的精度。2、带索单肋合拢。前叙偶数分段悬挂不松索合拢后，当即组织大量电焊工上天焊好接头接缝，在方形拱座焊结钢筋，填并浇砼到达固结要求后，再将扣索按“对称、均匀、反复、循环”原则松索，直至拆除，移至下一条拱肋使用。在百旺大桥成功实现了单肋无铰状态合拢，接头标高误差在1cm内，显示了设计三管型钢管拱的良好横向稳定性和“偶数分段、带索合拢工艺”的先进性。为我国钢管砼拱桥缆吊

26、合拢技术找到了一条新径。 四、行车道梁连续化 （一）纵梁设计的困难 1、调查广东省钢管砼拱行车道梁板出现开裂有以下几个规律：通车35年拱产生砼徐变下挠后；行车密度大于0.51（万辆/日）时；在超重车辆多的行车方向。显然这是以吊杆横梁为弹性支撑点的简支桥面板（达不到连续要求）所必然发生的结果。众所周知如果横梁之间设置了纵梁形成连续梁结构，则这些弊病将得到改善。 2、原因。但为什么几乎所有的中承拱都没有纵梁呢？原因是结构设计确有困难。因为：纵肋设置在拱肋正下方，与拱肋相交；纵梁在多根横梁中通过接头太多，施工困难。在广东东莞下步桥、湖南安仁桥和桃源桥都曾在吊杆位置用现浇钢筋砼纵肋来联系各横梁，达到局

27、部改善行车道板受力效果，但并没有根本性解决纵梁设计这个难题。 （二）漂浮式连续梁构造中交四航设计院大桥设计组经过两年前后三次反复研究改进，终于提出一种漂浮式连续梁新结构：即全长118.7m一联无缝的框架肋板结构做行车道。如图7。在工艺上还实现了行车道梁全部预制装配化的施工要求。框架肋板式连续梁的构造自上至下有： 1、桥面结构：现浇桥面厚度8cm，由4cm厚的钢纤维砼底层和4cm厚的聚脂纤维沥青砼面层组成。 2、预制桥面板：板厚28cm，分A型（支撑在框架内）和B型（支撑在横梁上）两类。均按支撑在横梁上的单向板设计，与纵梁平行干缝相列。 3、框架及横梁：预制框架呈“井”字型，其上安装两对(四根)

28、吊杆。框架单件吊装时横向不稳定，要用临时钢结构辅助。当同一横断面上的三个框架分别由三条钢管拱肋的吊杆悬挂后，下设贝雷桁架临时横梁然后吊装预制横梁块，通过钢筋电焊连接和浇筑砼，张拉框架与横梁的下缘预应力，形成具有承载力的双跨框架横梁。 4、纵梁：纵梁两根一组分别安置在每条钢管拱肋两侧，中距3米形成漂浮体系。其作用是将20道横梁串联成一个整体，形成全长118.76m一联的连续梁。施工先将框架与横梁连成整体再在其上采用相当于成桥工况状态的桥面板预压，消除挠度变化值后方可进行纵梁现浇接头及张拉纵梁的预应力施工，以免产生附加应力。纵梁的功能是将汽车荷载纵向分配到各横梁上，缓和了横梁的集中荷载，减少了桥面

29、板的变形。 5、立柱上支座：共设12个。考虑到适应大转角的需要均采用钢球支座。为了解决连续梁温度伸缩和抵抗汽车荷载的制动力和冲击力，在钢球支座顶板再设置厚20cm板式橡胶支座，用橡胶的弹性剪切变形来适应水平位移。这种新颖的做法解决了通常半幅支座固结、半幅支座单向移动所造成的不对称。 （三）行车道梁装配化施工 1、图片。框架肋板式连续梁结构是国内是首次。由于设计合理施工进展十分顺利。其框架预制、吊装、横纵梁装配及预应力张拉桥面板安装等工艺如图8。 2、框架梁：预制C50砼857m3，钢筋300t。现浇接头C50砼142m3，钢筋38t。合计砼999m3，钢筋338t。单位体积含筋量338/999

30、=338(Kg/m3)(相当含筋率4.3%)。 3、高强钢丝：行车道梁采用7高强钢丝52t，墩头锚HDM7-84 276套，夹片锚HVM21-12 276套，HLM联结48个，HRM21-12锚垫板600个。4、桥面板：预制构件C50砼595 m3，钢筋235t。现浇接头C50砼174 m3，钢筋28t。合计砼769 m3，钢筋263t。单位体积含筋量263/769=342(Kg/m3) (相当含筋率4.36%)。5、应当指出：设计用钢量达到4左右，与国外指标相接近但高出国内一倍。这是转变设计观念避免低配筋所造成耐久性不够所必须的。另外也看到行车道梁采用连续化的代价不菲，业主要以“优质优价”的

31、标准来看待。（四）施工技术经济指标1、总工程量。 砼：1874 m3 钢筋：601t2、施工时间约6个月，其中人员：预制构件：18人，3个月（2003年6月2003年9月）；安装及现浇接缝：21人，4个月（2003年8月2003年12月）3、人工和材料费用：￥527万元/3420 m21540（元/ m2）4、投入主要机械设备：如表2表2：行车道梁施工主要设备 序号项目数量双跨2410m 40t缆吊系统 1套（约700万元）500L砼搅拌站 1座输送泵 1台贝雷架 36片0.3=11t型钢（包括模板） 40t5t卷扬机 2台200t船舶 2艘YC-40千斤顶 2套电焊机 10台25t吊车 1台

32、 五、吊杆及桥面（一）双吊杆结构 1 、提出：2001年11月重庆全国桥梁学会召开时，四川宜宾南门大桥短吊杆对称断裂，发生四跨桥面板塌落的重大事故，引起了桥梁界的震惊和反思。事故调查结果发现，除简支体系行车道梁的构造问题外，吊杆本身的腐蚀和疲劳也是引起事故的重要原因。为了避免这类的惨祸的出现对正在施工的百旺大桥钢管砼拱桥的16组吊杆设计及时改进如下： 四川大学汤国栋教授对四川拱桥吊杆调研情况表明，早期由于千斤顶吨位限制所采用“双吊杆”的桥梁都没有发现问题。据此我们进一步有意识地选用双吊杆并设计两种不同截面，使其自振频率各不相同，这样可减少吊杆共振。 为防止桥面板塌落事故后连抢救车也无法上桥的情

33、况，在行车道系中加设纵梁，形成框架肋板连续梁。 将吊杆按承担两跨恒载考虑，在发生吊杆断裂的极端条件下，桥面也不会断绝交通。 吊杆设计使用年限20年，到期要进行更换。双吊杆可按“拆一根，换一根”工序进行，桥面交通可以不停顿（但不能通过重车）。 2、施工：吊杆采用PE成品索。7平行钢丝共64t，采用冷铸墩头锚。下端设铰半球形支座。吊杆在平面上前后布置，边肋(557617)，中肋(737617)，同一横截面上三组共六根。锚具共96套，其中：LZM7-55锚具 32套 ; LZM7-61锚具 48套 ; LZM7-73锚具 16套。（二）吊杆调索 1、作用：为了消除钢管砼的砼徐变下挠所产生的行车道系的

34、下挠，设计要求通车一年后桥梁工程验收前，对吊杆进行一次张拉（已在吊杆下端预留了足够的 调整高度）。 2、特色：拱梁组合桥就是通过吊杆的张拉，将受弯的行车道梁和受压的钢管拱串联起来共同受力，协同互补。 对等截面无铰钢管砼拱，拱趾负弯矩（M）大控制设计；拱顶正弯矩（M）较小，承载力有富余。 由于钢管砼拱顶位置挠度大造成行车道梁下沉，致使跨中位置的连续梁的正弯矩大。 3、吊杆调索力大小。经计算可增加恒载索力（4550t/根）的1/5左右。即每根吊杆可多拉10t， 每对吊杆可多拉60t。 4、效果：百旺大桥中承拱抗弯刚度EJ：拱（14）：连续梁（1），属于刚拱柔梁类型。因此在吊杆调索过程中主要是将连续

35、行车道梁的整体下挠恢复；其次是在跨中收紧四对吊杆，相当对拱顶施加460t的垂直力，增大拱顶正弯矩，但同时减少拱趾负弯矩，从而达到协同互补的效果，这是简支行车道梁所做不到的。该项工作由于竣工验收日期未到尚待进行。（三）目前桥面存在问题据调查广东省桥梁混凝土桥面多有裂缝出现，仅有两座（九江二桥和紫洞大桥）采用钢纤维混凝土的桥面未见裂缝。近年来桥梁桥面病害急剧增多的主要原因是通过车辆严重超载和行车密度急剧增大。因此要满足高等级公路的要求，设计必须加大路面厚度和提高桥面抗折强度； 1、结构强度不足：（610cm桥面）偏薄，6钢筋偏细。与路基上路面不同桥面结构参与梁的受力，因此不能将桥面称为桥面铺装。在

36、立柱顶负弯矩区如果不进行特殊处理，采用混凝土结构必定开裂，在交通量及车辆荷载日益加重的情况下就是钢筋混凝土结构也不能保证不开裂； 2、施工方法不当：由于桥面铺装面积大，在混凝土浇筑过程中塌落度过大或振捣过度，易造成上部浮浆较厚，粗集料沉积在下层。当桥面有积水未排干情况就直接摊铺混凝土，也使浮水上到表层降低了混凝土强度。桥面开裂后在雨水渗入腐蚀及行车碾压产生的动水压力作用下，桥面更易压碎，从而造成坑槽和唧浆。另外施工中配合比掌握不当、桥面实际厚度偏小、混凝土振动不实或养生不好等种种因素都降低了混凝土的抗折强度，造成裂缝。 3、钢筋位置：桥面上缘钢筋未用竖筋立好，施工中被踩下从而不能有效承担上缘弯

37、矩而开裂。 4、接缝截面：浇筑铺装混凝土前如对梁板顶面凿毛及清理不当或没有撒水湿润，使桥面混凝土与梁体之间粘结不良不能紧密结合成整体，行成“两张皮”，在行车反复荷载作用下发生疲劳破坏；（四）百旺大桥复合桥面结构如图9 1、加厚：对95年前已建成箱形拱、空心板梁，设计将桥面的总厚度加大到12cm，防水混凝土标号提高到40号，钢筋直径增大到12。来适应高速公路大交通量和重载的要求。对新建中承拱桥面总厚度定为8cm。 2、材料复合：考虑到高等级公路桥面磨损后需要加铺的要求，将混凝土桥面分两层处理。4cm面层设计为聚酯合成纤维加强沥青混凝土，48cm底层设计为钢纤维钢筋混凝土（FRC）。由于FRC的抗

38、折强度大，48cm厚度相当816cm普通混凝土。在钢纤维钢筋混凝土层上涂专用HB防水涂膜作为桥面的防水层。这三种材料新的组合，使桥面功能有了很大的改善和提高。 3、钢纤维混凝土（FRC）是在普通混凝土拌和中掺入含量1体积的钢纤维（80Kg/m3）。它可以在混凝土中形成乱向分布的三维网状结构，从而抑制混凝土干缩防止重复荷载作用产生的裂缝。掺入钢纤维后可提高桥面的抗折强度，适应重 载交通。值得注意的是一般混凝土在未硬化前呈流体状态，实测产生的砼共振频率在70HZ 左右，与一般平板振动器的频率（50HZ）相近。但钢纤维的加入后频率上升到120150HZ。所以要相应使用高频振动器（100HZ）才能使钢

39、纤维均匀分布和不竖立； 4、纤维沥青混凝土的特点是没有混凝土桥面的纵横分块分缝，因此高速行车平整舒适。沥青混凝土弹性好，在汽车荷载反复作用以及温度变化情况下，不会在桥面上产生明显裂缝。沥青防水性能好，保护了底层SFRC不受水侵蚀，提高了耐久性。特别好的是沥青混凝土磨损后可直接加铺使整个桥面的养护维修工作大为简化。为了提高沥青混凝土性能，再加入聚脂纤维，它在高温（249）之下都不会变形、软化和失去强度；在温度40以上，它将保持其柔韧性，聚脂纤维的加入能极大的增强沥青混凝土的柔性、抗疲劳性、耐磨性和水稳性。与SMA(沥青马蹄脂碎石混合料)和改性沥青等高性能沥青混凝土相比较，不需要专门设备。Good

40、Road沥青混合料的施工工艺与普通沥青混凝土（AC）相同，只是在搅拌机中加入集料时，同时按规定添加量将GoodRoad加入搅拌机（不必开包）。先与集料干拌30秒，然后再加入沥青进行湿拌30秒； 5、专用HB防水涂膜由高分子聚合物与优质石油沥青及多种助剂经特殊工艺精制而成，具有不透水性好，粘结力高、柔韧性强、耐高低温性能优异及耐老化性能突出的特点。这种复合型桥面在国外高速路中补强工程中经常使用，百旺大桥用于桥面补强是一种新尝试。（五）、补强施工工艺： 1、接触面处理：对已预制数年的16m钢筋混凝土空心板和箱肋拱立柱上5m空心板，由于混凝土收缩早已完成，它和新浇的桥面砼之间因收缩差必将产生裂缝，

41、这样就达不到利用加铺新混凝土来补强的目的。为了使新旧混凝土更好的结合在一起，预制构件的两侧和顶面都要仔细凿毛直至露出骨料，要按（20元/m2）的工钱来确保质量。表面要用高压水泵或水枪清理干净。对年代甚长的旧预制构件凿毛后，有条件时应涂新研制的专用粘结剂； 2、植筋：为使桥面铺装与梁板结合紧密，使桥面铺装共同参与受力，同时固定桥面铺装钢筋的位置，可采用“植筋”技术。即在旧预制板面上按3030cm间距（新预制构件按6060cm间距），凿孔8cm，孔径略大于钢筋直径。用高压空气将孔清理干净后，灌入调配好的环氧树脂胶并植入12钢筋。待胶液固化并达到强度后，将植入的钢筋与桥面铺装钢筋牢固焊接后，再浇筑防

42、水混凝土。 3、三钢混凝土（SFNRC）:用于多孔简支梁（板）接缝处承担支点负弯矩，有效地防止接缝的裂缝。如图92焊接上缘连接钢筋（R）； 接缝处再添加铺张金属网(N)；在混凝土(C)中掺入钢纤维(F)； 广东两座不出现桥面裂缝的桥梁充分证明了三钢混凝土SFNRC（钢纤维、扩张金属网、钢筋混凝土）的抗裂优秀性能。因此在百旺大桥伸缩缝处采用。 4、严格控制施工质量：控制混凝土配和比及塌落度，使混合料具有良好的和易性。混凝土须采用低收缩配方，以减少收缩开裂。掺入钢纤维要均匀，扩张金属网在混凝土浇筑5cm后加入，桥面混凝土用滚筒式三轴仪振动整平。 总之，随着交通量的不断增加与车辆严重超载，高等级公路桥梁桥面必须采用新材料、新技术、新工艺来保证其强度。韶关百旺大桥所采用复合型桥面不仅用于补强，而且还运用在本桥中承拱桥桥面（总厚度8cm）。可以预见这种复合型桥面推广有大前途。 结 束 语 百旺大桥在2004年初完成主体工程。9月份验收前所进行的动载试验说明施工质量良好，达到设计要求。大桥历经十余年最后能以崭新的面貌、优秀的质量和新颖的构思获得上级领导高度评价。这里面有业主（广东粤北经济开发区