六枝特区平寨大桥设计、施工综述

六枝特区平寨大桥设计、施工综述
邓世超1 杨玉华2
摘要：六枝特区平寨大桥所在桥位区中风化灰岩基本裸露，分布连续稳定，岩石饱和单轴抗压强度标准值达到40Mpa。综合考虑地质、施工、防洪、景观等因素，选择拱桥作为本桥桥型。对本桥各个阶段做了有限元分析。结果表明本桥在承载力极限状态、正常使用极限状态以及短暂状况构件应力计算中均满足规范要求。
关键词：拱桥；混凝土耐久性；支架现浇
拱桥是我国公路上常见的一种桥梁形式。拱桥在竖向荷载作用下，两端支承处除有竖向反力外，还产生水平推力，正是这个水平推力，使拱内产生轴向压力，并大大减小了跨中弯矩，使它的主拱截面材料强度得到充分发挥，跨越能力增大。根据理论推算，混凝土拱桥的极限跨度可达500m左右，钢拱桥的极限跨度可达1200m左右。亦正是这个推力，使修建拱桥时要有较庞大的墩、台和良好的地基。
1、项目概述
1.1 概况
六枝特区平寨大桥，起于牛场乡（K0+000），讫于梭嘎乡（K0+067），跨越两乡交界的三岔河，桥梁全长67m。
1.2 主要技术标准
⑴ 汽车荷载：公路-Ⅱ级；
⑵ 桥面宽度：6m(行车道)+2×0.5m（防撞护栏），全宽7m；
⑶ 设计洪水频率：1/50；
⑷ 设计使用年限：100年；
⑸ 桥下无通航要求，桥头引道公路等级：四级；设计行车速度：20km/h。
2、桥型结构
净跨为54m钢筋混凝土箱型拱桥，桥梁全宽7m，桥梁全长67m。钢筋混凝土箱拱采用支架上现浇。

图1 总体布置图（单位：cm）
3、设计要点
3.1 孔跨布置
平寨大桥为净跨54m钢筋混凝土箱型拱桥，桥梁全长67m。
3.2 拱圈及拱上构造
拱圈净跨径为54m，净矢跨比为1/7,拱轴系数m＝1.756，拱圈横截面宽5m,高1.4m,为单箱双室断面，拱圈顶、底板厚度均为20cm，边腹板厚度为30cm，中腹板厚度为20cm；拱上除跨中左右两侧二道横墙外,其余均为双柱式排架墩；1号立柱之间沿横桥向设置一道系梁；腹孔采用跨径为4.75m的钢筋混凝土简支矩形板，桥面连续。

图2 横墙及中立柱断面（单位：cm）

图3 边立柱断面（单位：cm）

3.3 拱座及桥台
拱座要求嵌入中风化较完整基岩不小于2.0m，地基承载力基本容许值不小于2.0MPa。
大箐岸为实体桥台，平寨岸为U型桥台，均采用M10浆砌片石扩大基础。桥台基础嵌入中风化基岩不小于1.5m，地基承载力基本容许值不小于1.0Mpa。
3.4 桥面系
桥面铺装为10～14.5cm厚C40聚丙烯纤维微膨胀混凝土，1.5％双向横坡。
桥面两侧设置钢筋混凝土防撞护栏，无人行道。
两岸桥台台口处及拱上4号立柱处各设一道4cm宽弹塑体伸缩缝，全桥共4道。
3.5 支座及防震锚栓
盖梁及台帽顶面铺设1cm厚油毛毡支垫。
锚栓仅在矩形板的一端设置，伸缩缝处不设置防震锚栓。
4、混凝土结构耐久性设计
本桥混凝土结构耐久性设计要点如下：
4.1 本桥的环境条件及相应的作用等级
本桥的环境类别为一般环境，即无冻融、盐、酸、碱等作用，各部位的环境条件及作用等级如下表所列

表1 桥梁各部位的环境条件与作用等级
作用等级环境条件桥梁相应的部位
A 永久湿润环境
指永久处于静止水中的构件无
B 非永久湿润和非干湿交替的室外环境。不受雨淋或渗漏作用的桥梁构件，埋于土中、温湿度相对稳定的基础构件立柱盖梁、车道板
C 干湿交替环境。表面频繁淋雨或与水接触的干湿交替构件，处于水位变动区的构件，靠近地表、湿度受地下水影响的构件。拱上立柱、拱圈、拱座、拱座基础
4.2 主要结构设计使用年限
本桥主要结构包括：拱圈、拱上立柱横墙（含盖梁）、车道板、拱座及基础。《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60－2004）第1.0.6条规定：“公路桥涵结构的设计基准期为100年”（强制性条文）。
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62－2004）第1.0.4条规定：“本规范采用的设计基准期为100年”。
《工程结构可靠性设计统一标准》（GB50153－2008）第3.3.1条规定：“工程结构设计时，应规定结构的设计使用年限”（强制性条文）。该规范第A.3.3条对公路桥涵结构的设计使用年限作了具体规定：“特大桥、大桥、主要中桥的设计使用年限为100年”。
本桥主要结构设计使用年限采用100年。按此进行耐久性设计。
4.3 混凝土强度等级
影响混凝土强度等级选用的主要因素，除结构受力条件外，最主要的是环境作用。
《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/T B07－01－2006）、《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T 504761－2008）和《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》（铁建设[2005]157号）对环境分类及作用等级都有明确规定。
根据本桥各主要部位的环境情况和设计使用年限为100年，主要结构混凝土强度等级采用如下：
(1) 拱圈混凝土
处于干湿交替环境，其作用等级按JTG/T B07－01－2006应为一般环境中的C级，按GB/T 50476－2008应为Ⅰ－C级。拱圈为配筋混凝土，且为本桥最主要受力构件，对桥梁的耐久性具有关键作用，采用C40级。
(2) 拱上立柱混凝土
所处环境与作用等级与拱圈基本相同，且为RC构件，但考虑其主要性略低于拱圈，故采用C35混凝土。
(3) 拱上立柱盖梁
基本上不受雨淋，属于非干湿交替的室外环境，按JTG/T B07－01－2006应为一般环境中的B级，按GB/T 50476－2008应为Ⅰ－B级，采用C35混凝土。
(4) 车道板混凝土
所处环境与作用等级与盖梁基本相同，且为RC构件，故采用C35混凝土。
(5) 拱座混凝土
所处环境与作用等级与拱圈相同，为RC构件，考虑其为大体积混凝土，采用C35混凝土。
(6) 拱座基础
所处环境与作用等级与拱圈相同，且为大体积素混凝土，采用C30混凝土。
4.4 最大水胶比与最小胶凝材料用量
表2 各主要部位最大水胶比与最小胶凝材料用量
部位拱圈拱上立柱立柱盖梁车道板拱座拱座基础
最大水胶比 0.45 0.45 0.50 0.45 0.50 0.50
最小胶凝材料用量(kg/m3 ) 320 320 300 300 320 300
环境作用等级 C C B B C C
注:胶凝材料包括水泥及掺入的其它胶凝材料。
4.5 最大氯离子含量
本桥所有配筋混凝土结构的氯离子含量应不大于0.30%（氯离子与水泥用量的比值）。
4.6 最大碱含量
本桥各主要部位混凝土中的最大碱含量应不大于1.8kg/m3。
4.7 钢筋保护层厚度
根据JTG D62－2004规范，参照JTG/T B07－01－2006的有关规定，并结合构件受力情况从严控制各配筋混凝土的钢筋保护层厚度。
4.8 关于粉煤灰的使用
为了降低混凝土的收缩，提高抗渗性、减小混凝土水化热、增大施工中混凝土的工作性和可泵性、提高混凝土抗氯离子侵蚀的能力以及降低碱－集料反应，混凝土中可以掺入一定量的优质粉煤灰（要求应为Ⅰ级）和高效减水剂。粉煤灰掺入量不宜大于20%。并应通过配合比试验，确定各组成材料最佳用量。
5、施工方案
⑴ 两岸桥台基础及拱座基础均为明挖扩大基础。
⑵ 主拱圈及拱上构造均采用支架现浇。主拱圈应采用分环、分段的方式浇筑，并遵循纵、横向对称、均衡浇筑混凝土的原则，以确保拱架受力均匀、变形较小。其中，底板为第一环，腹板为第二环，顶板为第三环。前一环混凝土达到80％的设计强度后，方可浇筑下一环混凝土。浇筑拱圈之前，应对拱架进行预压，预压荷载取拱圈底板（含下承托）混凝土、钢筋自重及施工临时荷载之和的1.15倍。拱架应进行受力计算，计算荷载可取拱圈开口箱（含横隔板，不含上承托）混凝土与钢筋总重量的1.05倍并另加施工临时荷载。具体实施须按照《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）的有关规定执行。

本桥设计参考文献如下
设计采用的主要技术规范
⑴《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）；
⑵《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；
⑶《公路钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范》（JTG D62-2004）；
⑷《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）；
⑸《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）；
⑹《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/T B07-01-2006）；
⑺《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041-2000）；
⑻《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01-2008）。
邵旭东、程翔云、李立峰.桥梁设计与计算.北京：人民交通出版社
顾安邦、范立础.桥梁工程.北京：人民交通出版社