四钢管砼拱设计改进

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

C111m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。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5×58.4m箱型拱。两岸和中心岛共有（5+14+2＝21）孔16m预应力空心板，桥宽均为28m。中心岛上支桥桥宽9m，系7孔（16～20）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（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。（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f＝33.45m。矢跨比f/l0＝3.33。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（4×3.75m）、非机动车道（2×1.5m）、分隔带2m及人行道栏杆（2×3）。

3、双肋式。常规做法的双肋式，横梁计算跨径l’＝20m（截面1.2m×1.6m），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2×11m，横梁尺寸降为（1.2m×1m），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：①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。②宽桥中横向风撑占材料总量的1/5～1/4，但却不能参与纵向受力造成浪费；③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。④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。⑤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年在桃源沅水大桥（2×100m）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，B＝30m）。四座大桥的实践表明：①三管式拱下大上小重心低，钢管拱肋自重横向安全系数K>10，钢管砼拱K≥4。因此能实现单肋合拢，从而节省了大量施工设备。②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。③三管型横向稳定性好，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1～2根风撑。总之，从稳定性好、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70～80。C，管内空气中温度30～40。C，两者之间温差可达40～50。C。另外管砼收缩可按－20℃计算，这样φ1m直径的钢管壁与砼脱空间隙可按下式计算：δ＝α*φ*Δt/2计算。Δt＝－（40～50）－20＝-（60～70）℃δ＝10－5×1000（mm）×（－60～70）℃/2＝（0.3～0.35）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K＝ES/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（σ）=14MPa①计算面积：②惯矩及模量φ1.8钢管A1＝1×2.544＝2.544（m2）惯距ΣJ＝4.23m42φ1.3钢管A2＝2×1.327＝2.654（m2）模量W上＝2.78m36φ0.85钢管A3＝3×0.567＝3.402（m2）W下＝3.59m3面积ΣA＝8.6（m2）③恒载、温度砼收缩、连拱的截面应力拱顶σs=4459/8.66±1506/2.78（3.59）＝1060（99）＜[1400t/m2]拱趾σk=6970/8.60±2062/3.59（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，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。①在管内设置纵向加劲肋（大管设8道，每个小管设6道）。②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。③吊点附近钢管内加设三组φ32交叉钢筋。④三管间外缘横向每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（4000～6000元/m2）都比斜拉桥（8000～10000元/m2）和预应力连续梁桥（6000～8000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4－1，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①直线Y＝X.tgθ②抛物线沿跨径分布Y=aX2③悬索线沿拱轴均布Y=a[ch(X/a)-1]④悬链线实腹拱状Y=(f/m)(chkξ-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/cosφk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4－2。悬索线方程：Y=a[ch(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。①1972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m>2.24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/cosφ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=a[ch(X/a)-1]作拱轴线。②1974年山西公路设计院完成了悬索线无绞拱的计算表格。③1978年湖南交通厅拱桥研究小组和怀化地区交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。④1994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（2×100m）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Mi＝0）――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、钢管拱工艺艺设计（一）、钢管拱拱结构1、构造：30m桥面中置有三条条钢管拱。每条条的底宽均为2m，由2根φ850mm钢管相距300mm构成。其上钢管管中肋为φ1800mm，两边肋为φ1300mm。钢管壁厚14mm，内缘焊有8～10条加劲纵肋（全全长）。每1.8m长管中设置横向向加劲肋（法篮篮）一道，管内内壁纵横加劲肋肋所形成的框架架增大了钢管壁壁与填心砼的粘粘结力，确保两两者共同作用。。纵横加劲肋均均宽100mm，厚14mm。为方便焊接三三管稍分离，互互不相切采用0.5m间距一道的加劲劲板（厚20mm）联接。加劲板板外侧沿弧长再再封δ14钢板，形成宽2m高2.7m的三角形横断面面。2、受拉面积。钢管拱管壁、加加劲肋和加劲板板都参与纵向受受力，总面积∑∑A＝0.203(中肋)＋2×0.175(边肋)＝0.553(m2),为管内砼面积A2＝8.6(m2)的6.4%。在设计理念中中考虑到砼脱空空后的安全性，，钢结构不参与与受压但承担抗抗弯情况下的拉拉应力，从而确确保了钢管砼结结构的可靠性。。3、用量：中肋重309t，两边肋重527t，横撑重88t，其他6t，总计930t。中承拱桥平面面面积为3343（m2），平均钢管拱拱钢材用量g＝278（Kg/m2）。（二）、钢管制制作（如资料4）1、设计分段如图图5所示：钢管采用韶钢产产A3（Q235A）型钢板卷制，，规格为8850（长）×1800（宽）×14（厚）mm。为了充充分利用用材料，，设计将将钢板宽宽度作为为单节管管的下料料长度（（即每节节单管的的直线长长度均为为1.8m）。为了了降低成成本设计计采用““直管拼拼弧”方方案，免免除了制制作直管管还要热热弯一道道工序。。对于110m拱轴而言言，折线线与曲线线相差甚甚微。2、制作工工序：可分①加加工准备备②下料料③卷制制④单管管分段组组对⑤在在工地现现场卧式式半跨组组对⑥半半跨组对对等六道道工序，，然后在在4段的接头头处焊对对接法兰兰盘（已已用螺栓栓及锥销销脱紧）），再将将半拱分分成4段解体，，从而保保证了高高空吊装装时的顺顺利对接接。3、成本分分析：表1列出936t钢管拱在在韶关冶冶炼厂钢钢结构安安装公司司厂内加加工、工工地和现现场组装装的费用用。由于于主、辅辅材，机机械台班班，运输输，起重重，焊缝缝探伤等等均可根根据相关关定额计计算，故故不详列列。经综综合核算算，可知知人工费费约占总总制作费费的26％。实际936t钢管加工工制作单单价为[6741元/t]，仅为桁桁式钢管管拱的80％不到。。可见集集束三管管型拱管管拱设计计采用一一系列优优化措施施后所具具有的良良好经济济效益。。表1、三管式式钢管拱拱制作费费序号分项人工（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20504.6164.0376加工单价164．037×10000/936=1752.53元/t7总制作单价164/0.26=631万元/936=6741元/t（三）、、钢管拱拱合拢如如图61、悬挂分分段。采用缆索索起重机机施工的的的钢管管拱通常常分成3、5、7、9等奇数段段。边肋肋用“扣索”悬挂，跨跨中一段段进行合合拢。由由于合拢拢时要两两岸“扣索”和中段起起重索对对称，反反复循环环松索，，10多根索空空中作业业，接头头的标高高很难做做到与设设计相符符；拱轴轴当出现现不对称称变形时时施工又又无法调调整，这这是施工工中长期期得不到到解决的的难题。。为消除除这种弊弊病，我我们在百百旺大桥桥钢管拱拱工艺设设计中改改变观念念提出：：a:钢管拱按按偶数分分段，取取消跨中中合拢段段（仅留留0.5m空隙）。。b：边段悬悬挂呈自自由端状状态，在在合拢前前应将各各接头均均调整到到设计标标高。c：在精确确量测合合拢前0.5m间隙各种种空间尺尺寸后，，将地上上准备的的0.5m长合拢块块按量测测尺寸切切割，再再送上空空中合拢拢。d：合拢块块焊接前前后，边边段所有有的扣索索均未松松，因此此所有的的接头标标高均无无变化，，保证了了拱轴线线的精度度。2、带索单单肋合拢拢。前叙偶数分段段悬挂不松索索合拢后，当当即组织大量量电焊工上天天焊好接头接接缝，在方形形拱座焊结钢钢筋，填并浇浇砼到达固结结要求后，再再将扣索按“对称、均匀、、反复、循环环”原则松索，直直至拆除，移移至下一条拱拱肋使用。在在百旺大桥成成功实现了单单肋无铰状态态合拢，接头头标高误差在在1cm内，显示了设设计三管型钢钢管拱的良好好横向稳定性性和“偶数分段、带带索合拢工艺艺”的先进性。为为我国钢管砼砼拱桥缆吊合合拢技术找到到了一条新径径。四、行车道梁连续续化（一）纵梁设设计的困难1、调查广东省省钢管砼拱行行车道梁板出出现开裂有以以下几个规律律：通车3～5年拱产生砼徐徐变下挠后；；行车密度大大于0.5～1（万辆/日）时；在超超重车辆多的的行车方向。。显然这是以吊吊杆横梁为弹弹性支撑点的的简支桥面板板（达不到连连续要求）所所必然发生的的结果。众所所周知如果横横梁之间设置置了纵梁形成成连续梁结构构，则这些弊弊病将得到改改善。2、原因。但为为什么几乎所所有的中承拱拱都没有纵梁梁呢？原因是是结构设计确确有困难。因因为：纵肋设设置在拱肋正正下方，与拱拱肋相交；纵纵梁在多根横横梁中通过接接头太多，施施工困难。在在广东东莞下下步桥、湖南南安仁桥和桃桃源桥都曾在在吊杆位置用用现浇钢筋砼砼纵肋来联系系各横梁，达达到局部改善善行车道板受受力效果，但但并没有根本本性解决纵梁梁设计这个难难题。（二）漂浮式式连续梁构造造中交四航设计计院大桥设计计组经过两年年前后三次反反复研究改进进，终于提出出一种漂浮式式连续梁新结结构：即全长长118.7m一联无缝的框框架肋板结构构做行车道。。如图7。在工艺上还还实现了行车车道梁全部预预制装配化的的施工要求。。框架肋板式式连续梁的构构造自上至下下有：1、桥面结构：：现浇桥面厚度度8cm，由4cm厚的钢纤维砼砼底层和4cm厚的聚脂纤维维沥青砼面层层组成。2、预制桥面板板：板厚28cm，分A型（支撑在框框架内）和B型（支撑在横横梁上）两类类。均按支撑撑在横梁上的的单向板设计计，与纵梁平平行干缝相列列。3、框架及横梁梁：预制框架呈““井”字型，，其上安装两两对(四根)吊杆。框架单单件吊装时横横向不稳定，，要用临时钢钢结构辅助。。当同一横断断面上的三个个框架分别由由三条钢管拱拱肋的吊杆悬悬挂后，下设设贝雷桁架临临时横梁然后后吊装预制横横梁块，通过过钢筋电焊连连接和浇筑砼砼，张拉框架架与横梁的下下缘预应力，，形成具有承承载力的双跨跨框架横梁。。4、纵梁：纵梁两根一组组分别安置在在每条钢管拱拱肋两侧，中中距3米形成漂浮体体系。其作用用是将20道横梁串联成成一个整体，，形成全长118.76m一联的连续梁梁。施工先将将框架与横梁梁连成整体再再在其上采用用相当于成桥桥工况状态的的桥面板预压压，消除挠度度变化值后方方可进行纵梁梁现浇接头及及张拉纵梁的的预应力施工工，以免产生生附加应力。。纵梁的功能能是将汽车荷荷载纵向分配配到各横梁上上，缓和了横横梁的集中荷荷载，减少了了桥面板的变变形。5、立柱上支座座：共设12个。考虑到适适应大转角的的需要均采用用钢球支座。。为了解决连连续梁温度伸伸缩和抵抗汽汽车荷载的制制动力和冲击击力，在钢球球支座顶板再再设置厚20cm板式橡胶支座座，用橡胶的的弹性剪切变变形来适应水水平位移。这这种新颖的做做法解决了通通常半幅支座座固结、半幅幅支座单向移移动所造成的的不对称。（三）行车道道梁装配化施施工1、图片。框架肋板式连连续梁结构是是国内是首次次。由于设计计合理施工进进展十分顺利利。其框架预预制、吊装、、横纵梁装配配及预应力张张拉桥面板安安装等工艺如如图8。2、框架梁：：预制C50砼857m3，钢筋300t。现浇接头头C50砼142m3，钢筋38t。合计砼999m3，钢筋338t。单位体积积含筋量η＝338/999=338(Kg/m3)(相当含筋率率4.3%)。3、高强钢丝丝：行车道梁采采用φ7高强钢丝52t，墩头锚HDM7-84276套，夹片锚HVM21-12276套，HLM联结48个，HRM21-12锚垫板600个。4、桥面板：：预制构件C50砼595m3，钢筋235t。现浇接头头C50砼174m3，钢筋28t。合计砼769m3，钢筋263t。单位体积积含筋量η＝263/769=342(Kg/m3)(相当含筋率率4.36%)。5、应当指出出：设计用钢量量达到4％左右，与与国外指标标相接近但但高出国内内一倍。这这是转变设设计观念避避免低配筋筋所造成耐耐久性不够够所必须的的。另外也也看到行车车道梁采用用连续化的的代价不菲菲，业主要要以“优质优价”的标准来看看待。（四）施工工技术经济济指标1、总工程量量。砼：1874m3钢筋：601t2、施工时间间约6个月，其中中人员：预预制构件：：18人，3个月（2003年6月～2003年9月）；安装装及现浇接接缝：21人，4个月（2003年8月～2003年12月）3、人工和材材料费用：：￥＝527万元/3420m2＝1540（元/m2）4、投入主要要机械设备备：如表2表2：行车道梁梁施工主要要设备序号项目数量①双跨2×410m40t缆吊系统1套（约700万元）②500L砼搅拌站1座③输送泵1台④贝雷架36片×0.3=11t⑤型钢（包括模板）40t⑥5t卷扬机2台⑦200t船舶2艘⑧YC-40千斤顶2套⑨电焊机10台⑩25t吊车1台五、吊杆及及桥面（一）双吊吊杆结构1、提出：2001年11月重庆全国国桥梁学会会召开时，，四川宜宾宾南门大桥桥短吊杆对对称断裂，，发生四跨跨桥面板塌塌落的重大大事故，引引起了桥梁梁界的震惊惊和反思。。事故调查查结果发现现，除简支支体系行车车道梁的构构造问题外外，吊杆本本身的腐蚀蚀和疲劳也也是引起事事故的重要要原因。为为了避免这这类的惨祸祸的出现对对正在施工工的百旺大大桥钢管砼砼拱桥的16组吊杆设计计及时改进进如下：①四川大学学汤国栋教教授对四川川拱桥吊杆杆调研情况况表明，早早期由于千千斤顶吨位位限制所采采用“双吊吊杆”的桥桥梁都没有有发现问题题。据此我我们进一步步有意识地地选用双吊吊杆并设计计两种不同同截面，使使其自振频频率各不相相同，这样样可减少吊吊杆共振。。②为防止桥面面板塌落事故故后连抢救车车也无法上桥桥的情况，在在行车道系中中加设纵梁，，形成框架肋肋板连续梁。。③将吊杆按承承担两跨恒载载考虑，在发发生吊杆断裂裂的极端条件件下，桥面也也不会断绝交交通。④吊杆设计使使用年限20年，到期要进进行更换。双双吊杆可按““拆一根，换换一根”工序序进行，桥面面交通可以不不停顿（但不不能通过重车车）。2、施工：吊杆采用PE成品索。φ7平行钢丝共64t，采用冷铸墩墩头锚。下端端设铰半球形形支座。吊杆杆在平面上前前后布置，边边肋(55φ7＋61φ7)，中肋(73φ7＋61φ7)，同一横截面面上三组共六六根。锚具共共96套，其中：LZM7-55锚具32套;LZM7-61锚具48套;LZM7-73锚具16套。（二）吊杆调调索1、作用：为了消除钢管管砼的砼徐变变下挠所产生生的行车道系系的下挠，设设计要求通车车一年后桥梁梁工程验收前前，对吊杆进进行一次张拉拉（已在吊杆杆下端预留了了足够的调整高度）。。2、特色：拱梁组合桥就就是通过吊杆杆的张拉，将将受弯的行车车道梁和受压压的钢管拱串串联起来共同同受力，协同同互补。①对等截面无无铰钢管砼拱拱，拱趾负弯弯矩（M－）大控制设设计；拱顶正正弯矩（M＋）较小，承承载力有富余余。②由于钢管砼砼拱顶位置挠挠度大造成行行车道梁下沉沉，致使跨中中位置的连续续梁的正弯矩矩大。3、吊杆调索力大大小。经计算可增加加恒载索力（（45～50t/根）的1/5左右。即每根根吊杆可多拉拉10t，每对吊杆杆可多拉60t。4、效果：百旺大桥中承承拱抗弯刚度度EJ：拱（14）：连续梁（（1），属于刚拱拱柔梁类型。。因此在吊杆杆调索过程中中主要是将连连续行车道梁梁的整体下挠挠恢复；其次次是在跨中收收紧四对吊杆杆，相当对拱拱顶施加4×60t的垂直力，增增大拱顶正弯弯矩，但同时时减少拱趾负负弯矩，从而而达到协同互互补的效果，，这是简支行行车道梁所做做不到的。该该项工作由于于竣工验收日日期未到尚待待进行。（三）目前桥桥面存在问题题据调查广东省省桥梁混凝土土桥面多有裂裂缝出现，仅仅有两座（九九江二桥和紫紫洞大桥）采采用钢纤维混混凝土的桥面面未见裂缝。。近年来桥梁梁桥面病害急急剧增多的主主要原因是通通过车辆严重重超载和行车车密度急剧增增大。因此要要满足高等级级公路的要求求，设计必须须加大路面厚厚度和提高桥桥面抗折强度度；1、结构强度不不足：（6～10cm桥面）偏薄，，φ6钢筋偏细。与与路基上路面面不同桥面结结构参与梁的的受力，因此此不能将桥面面称为《桥面铺装》。在立柱顶负负弯矩区如果果不进行特殊殊处理，采用用混凝土结构构必定开裂，，在交通量及及车辆荷载日日益加重的情情况下就是钢钢筋混凝土结结构也不能保保证不开裂；；2、施工方法不当当：由于桥面铺装装面积大，在在混凝土浇筑筑过程中塌落落度过大或振振捣过度，易易造成上部浮浮浆较厚，粗粗集料沉积在在下层。当桥桥面有积水未未排干情况就就直接摊铺混混凝土，也使使浮水上到表表层降低了混混凝土强度。。桥面开裂后后在雨水渗入入腐蚀及行车车碾压产生的的动水压力作作用下，桥面面更易压碎，，从而造成坑坑槽和唧浆。。另外施工中中配合比掌握握不当、桥面面实际厚度偏偏小、混凝土土振动不实或或养生不好等等种种因素都都降低了混凝凝土的抗折强强度，造成裂裂缝。3、钢筋位置：桥面上缘钢筋筋未用竖筋立立好，施工中中被踩下从而而不能有效承承担上缘弯矩矩而开裂。4、接缝截面：浇筑铺装混凝凝土前如对梁梁板顶面凿毛毛及清理不当当或没有撒水水湿润，使桥桥面混凝土与与梁体之间粘粘结不良不能能紧密结合成成整体，行成成“两张皮””，在行车反反复荷载作用用下发生疲劳劳破坏；（四）百旺大大桥复合桥面面结构如图91、加厚：对95年前已建成箱形拱拱、空心板梁，设设计将桥面的总厚厚度加大到12cm，防水混凝土标号号提高到40号，钢筋直径增大大到φ12。来适应高速公路路大交通量和重载载的要求。对新建建中承拱桥面总厚厚度定为8cm。2、材料复合：考虑到高等级公路路桥面磨损后需要要加铺的要求，将将混凝土桥面分两两层处理。4cm面层设计为聚酯合合成纤维加强沥青青混凝土，4～8cm底层设计为钢纤维维钢筋混凝土（FRC）。由于FRC的抗折强度大，4～8cm厚度相当8～16cm普通混凝土。在钢钢纤维钢筋混凝土土层上涂专用HB防水涂膜作为桥面面的防水层。这三三种材料新的组合合，使桥面功能有有了很大的改善和和提高。3、钢纤维混凝土（（FRC）是在普通混凝土拌拌和中掺入含量1％体积的钢纤维（（80Kg/m3）。它可以在混凝凝土中形成乱向分分布的三维网状结结构，从而抑制混混凝土干缩防止重重复荷载作用产生生的裂缝。掺入钢钢纤维后可提高桥桥面的抗折强度，，适应重载交通。值得注意意的是一般混凝土土在未硬化前呈流流体状态，实测产产生的砼共振频率率在70HZ左右，与一般平板板振动器的频率（（50HZ）相近。但钢纤维维的加入后频率上上升到120～150HZ。所以要相应使用用高频振动器（≥≥100HZ）才能使钢纤维均均匀分布和不竖立立；4、纤维沥青混凝土土的特点是没有混凝凝土桥面的纵横分分块分缝，因此高高速行车平整舒适适。沥青混凝土弹弹性好，在汽车荷荷载反复作用以及及温度变化情况下下，不会在桥面上上产生明显裂缝。。沥青防水性能好好，保护了底层SFRC不受水侵蚀，提高高了耐久性。特别别好的是沥青混凝凝土磨损后可直接接加铺使整个桥面面的养护维修工作作大为简化。为了了提高沥青混凝土土性能，再加入聚聚脂纤维，它在高高温（249℃）之下都不会变形形、软化和失去强强度；在温度－40℃以上，它将保持其其柔韧性，聚脂纤纤维的加入能极大大的增强沥青混凝凝土的柔性、抗疲疲劳性、耐磨性和和水稳性。与SMA(沥青马蹄脂碎石混混合料)和改性沥青等高性性能沥青混凝土相相比较，不需要专专门设备。GoodRoadⅡ沥青混合料的施工工工艺与普通沥青青混凝土（AC）相同，只是在搅搅拌机中加入集料料时，同时按规定定添加量将GoodRoadⅡ加入搅拌机（不必必开包）。先与集集料干拌30秒，然后再加入沥沥青进行湿拌30秒；5、专用HB防水涂膜由高分子聚合物与与优质石油沥青及及多种助剂经特殊殊工艺精制而成，，具有不透水性好好，粘结力高、柔柔韧性强、耐高低低温性能优异及耐耐老化性能突出的的特点。这种复合型桥面在在国外高速路中补补强工程中经常使使用，百旺大桥用用于桥面补强是一一种新尝试。（五）、补强施工工工艺：1、接触面处理：对已预制数年的16m钢筋混凝土空心板板和箱肋拱立柱上上5m空心板，由于混凝凝土收缩早已完成成，它和新浇的桥桥面砼之间因收缩缩差必将产生裂缝缝，这样就达不到利用用加铺新混凝土来来补强的目的。为为了使新旧混凝土土更好的结合在一一起，预制构件的的两侧和顶面都要要仔细凿毛直至露露出骨料，要按（（20元/m2）的工钱来确保质质量。表面要用高高压水泵或水枪清清理干净。对年代代甚长的旧预制构构件凿毛后，有条条件时应涂新研制制的专用粘结剂；；2、植筋：为使桥面铺装与梁梁板结合紧密，使使桥面铺装共同参参与受力，同时固固定桥面铺装钢筋筋的位置，可采用用“植筋”技术。。即在旧预制板面面上按30×30cm间距（新预制构件件按60×60cm间距），凿孔8cm，孔径略大于钢筋筋直径。用高压空空气将孔清理干净净后，灌入调配好好的环氧树脂胶并并植入φ12钢筋。待胶液固化化并达到强度后，，将植入的钢筋与与桥面铺装钢筋牢牢固焊接后，再浇浇筑防水混凝土。。3、三钢混凝土（SFNRC）:用于多孔简支梁（（板）接缝处承担担支点负弯矩，有有效地防止接缝的的裂缝。如图9－2焊接上缘连接钢筋筋（R）；接缝处再添加铺张张金属网(N)；在混凝土(C)中掺入钢纤维(F)；广东两座不出现桥桥面裂缝的桥梁充充分证明了三钢混混凝土SFNRC（钢纤维、扩张金金属网、钢筋混凝凝土）的抗裂优秀秀性能。因此在百百旺大桥伸缩缝处处采用。4、严格控制施工质质量：控制混凝土配和和比及塌落度，使使混合料具有良好好的和易性。混凝凝土须采用低收缩缩配方，以减少收收缩开裂。掺入钢钢纤维要均匀，扩扩张金属网在混凝凝土浇筑5cm后加入，桥面混凝凝土用滚筒式三轴轴仪振动整平。总之，随着交通量的不断断增加与车辆严重重超载，高等级公公路桥梁桥面必须须采用新材料、新新技术、新工艺来来保证其强度。韶韶关百旺大桥所采采用复合型桥面不不仅用于补强，而而且还运用在本桥桥中承拱桥桥面（（总厚度8cm）。可以预见这种种复合型桥面推广广有大前途。结束语百旺大桥在2004年初完成主体工程程。9月份验收前所进行行的动载试验说明明施工质量良好，，达到设计要求。。大桥历经十余年年最后能以崭新的的面貌、优秀的质质量和新颖的构思思获得上级领导高高度评价。这里面面有业主（广东