六圭河特大桥(大跨度钢筋砼箱拱)无支架设计及施工技术研究可行性报告

无支架设计及施工技术研究

可  行  性  报  告

一、基本情况

1、工程概况

贵州洪家渡水电站位于贵州省织金县与大方县的交界处，是乌江流域梯级水电站的龙头水电站，是目前贵州在建的最大水电站工程。库区现有的织金至黄泥塘公路是贵州省“一横二纵四联”公路发展规划中第二纵即南北向主骨架公路的组成部分，现状公路穿越库区，原有的黄泥塘到安顺公路六圭河大桥桥长224米，桥面高程1009米（黄海高程，下同）。据1992年6月有关资料，洪家渡水库建成后，库区正常蓄水位1140.00m，库区的建设将淹没原有的六圭河公路大桥。

本项目为配合洪家渡水电站的建设，改建黄——织公路而重建的六圭河公路大桥。该大桥位于原六圭河大桥上游约2公里峡谷处，是洪家渡水电站蓄水后210省道毕节至织金段改建的重点工程。

本桥主要设计标准为：

公路等级：山岭重丘三级公路。

桥梁宽度：净9+2×1.5m，双向双车道加两侧1.5m人行道。

设计行车速度：40km/h。

桥梁设计荷载：汽车-20级、挂车-100。

设计纵坡：≤4%。

设计洪水频率：1/100。

地震基本烈度：Ⅵ度，按Ⅷ度设防。

设计通航水位：通行小型旅游船舶，通航水位1140.00米。

本桥主跨为195米的上承式混凝土箱型拱桥，引桥为跨径20m的后张法预应力混凝土空心板，主要参数如下：

设计主桥的施工方案为：箱型主拱肋边箱采用分段预段，分20段用缆索吊机拼装，每安装一节用扣索临时固定一节，跨中节段预制时两侧各预留30cm，即跨中设置60cm的合拢调整段，在全部节段吊装完成后，调整扣索索力，浇筑合拢段混凝土主拱圈单箱合拢拱箱节段；用同样方法吊装另一侧边箱；两边箱拱肋合拢后现浇中箱顶、底板，形成单箱三室的整体箱型拱主拱圈结构。

桥面系由9片跨径为10.0m普通钢筋混凝土标准简支板梁组成，简支板梁与主拱圈之间通过盖梁和立柱连接，拱上立柱根据不同的高度分别设置一道或两道横系梁。

桥面横坡通过铺装形成，其中沥青混凝土面层厚为5cm，C30防水混凝土厚为10cm。

设计拱座为埋入式结构，两岸拱座均设置在新鲜的岩体上，为钢筋混凝土实体结构，在迎拱脚面设计成斜面，背面设计成与岩体密合的台阶形状。拱座长宽高均为12米，拱圈结构嵌入拱座迎拱斜面体内。

左岸布置两孔20米预应力空心板引桥，右岸设一孔20米预应力空心板引桥。两岸均采用混凝土重力式U型桥台。

2、目的和意义

拱桥因其造型美观，耐久，而造价相对较低，养护方便，在我国公路桥梁中得到广泛的应用。据不完全统计，全国公路拱桥座数占桥梁总座数的60%，跨径超过100m的拱桥座数已超过了其它桥型跨径超过100m的总和，但大跨度拱桥特别是跨径超过200m以上的拱桥，因设计及施工特别是施工上的一些问题基本上均采用了劲性骨架外包混凝土或钢管混凝土拱肋，而采用普通钢筋混凝土的跨径超过200m的拱桥，还没有采用无支架的实例。本桥计算跨径为197m，桥位处地形极其复杂，考虑到地形、经济等各方面因素采用大跨度无支架法施工普通钢筋混凝土箱形拱桥是一种较好的方案选择。因此结合本桥对大跨度钢筋砼箱拱无支架法施工的设计和施工进行研究，将对同类桥梁向大跨度方向发展提供更多的理论和实践经验。

二、必要性和可行性

1、必要性

六圭河特大桥是国家西部大开发首批建设项目贵州洪家渡水电站的重点工程，为缆索吊装多段悬拼上承式箱形拱桥，该桥的成功修建是保证国家重点工程顺利完成的需要。该桥跨度大，地形复杂，设计及施工的许多方面是领先的，没有太多的成熟经验可以借鉴，设计及施工方面均有许多问题需研究解决。因此，必需建设、设计、监理及施工单位投入一定的人力、财力并共同努力，以期在重大问题上达成接近于真实的一致的意见和看法，以保证该桥的顺利完成。

2、可行性

针对本桥的特点，借鉴类似多段吊装拱桥和斜拉桥的设计施工方法，我们拟从三个方面进行研究，基本要点及研究工作内容如下：

① 施工方法的研究：

(1)、复杂地形环境下，大跨度、大吊重缆索吊装系统的设计。

主要是各种设计参数的选择及优化、主塔及扣塔强度及稳定性设计、主地锚选择及设计、各种风缆的选择及设置等。

(2)、主塔扣塔合二为一的方案有关问题研究。

主要问题是索鞍的构造细节，主塔、扣塔合二为一时对结构受力的影响，减少主缆及扣索不同工况时的相互干扰等问题的研究。

(3)、吊装方法和程序的研究。

主要是具体吊装方法，吊装程度、松索程序及加载程度的研究等；

(4)、横向缆风的设置方法的研究。

主要是该种地形条件下，如何设置横向缆风以保证结构的横向稳定性。

② 设计上有关问题的研究

(1)、设计计算力学模型的选择和计算。

模拟计算有多种力学模型可以选择，但何种方法和模式最附合实际情况，并便于现场操作，需结合地形条件、施工监测和以往同类桥梁的经验。

(2)、拱肋连接的构造细节，扣索前锚系统的设计计算细节的研究。

③ 施工控制及监测方法的研究

(1)、线型控制及监测

(2)、应力及索力监测和控制

两者相互结合，借鉴斜拉桥的方法，并通过能够模拟施工全过程的有元的模型和程序的计算指导下一工况的结点坐标，索力张拉和调整等，以保证成桥时的线型和内力在规定允许的误差范围之内。

以上课题的研究从理论和实践上是可行的，且以上问题的研究解决能够保证本桥梁工程的顺利实施。