公伯峡黄河大桥设计与施工

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1、公伯峡黄河大桥设计与施工丁　燕（国电公司西北勘测设计研究院，西安　710065）   关键词：公伯峡黄河大桥；钢管混凝土；拱桥；设计；施工   摘要：公伯峡黄河大桥是公伯峡水电工程对外交通专用公路上的重点工程，该桥总长328．0m，桥面全宽18．8m，主桥为一跨128m中承式钢管混凝土拱桥。现详细介绍该桥主要设计特点和施工技术要点。　　钢管混凝土拱桥是中国近年来桥梁建筑发展的新技术，具有自重轻、强度大、抗变形能力强的优点。它比较好地解决了修建桥梁所需的用料省、安装重量轻、施工简便、承重能力大的诸多矛盾，是大跨度拱桥的一种比较理想的结构形式。自三

2、峡水电站对外公路上采用钢管混凝土拱桥后，公伯峡黄河大桥是目前国内水电站同类型桥梁中设计荷载最大的桥梁。1　工程概述　　大桥位于青海省循化县和化隆县交界处的黄河干流公伯峡峡口出口段，是公伯峡水电站专用公路上的一座大桥。大桥桥址距黄河公伯峡水电站坝址下游约1500m，距导流洞出口约1000m。桥址区黄河河道顺直，水流平稳，水面宽100m，水深10～12m。桥址两岸岸坡相对完整，没有较大冲沟，两岸均发育Ⅰ级河流基座阶地，自然岸坡坡度60°～70°。桥基两岸均有基岩出露，为古强风化及弱风化花岗岩，地质构造条件较为复杂。　　大桥总长为328m，行车道宽1

3、0．8m，两侧各设1．5m人行道，桥面全宽包括拱肋位置为18．8m。主跨为中承式钢管混凝土拱桥，拱肋为双哑铃型断面，跨度128m。边跨由4跨14．8m的预应力混凝土空心梁引桥组成。大桥设计荷载汽－80级，验算荷载挂－300，为国内同类型桥梁中设计荷载最大的桥梁。2　桥跨布置　　公伯峡黄河大桥北岸以1号桥台与专用线公路衔接，北岸引桥二孔跨度为14．8m。主跨主拱北桥墩为4＃墩，南桥墩为5＃墩。南岸引桥二孔跨度均为14．8m并通过南岸8＃桥台与水电站进场公路连接。3　主拱设计3．1　拱肋　　主拱为一孔净跨径L0＝128m钢管混凝土中承式肋拱，矢跨比

4、1／4；拱轴线为悬链线，拱轴系数m＝1．347，计算跨径L＝130．177m，计算矢高F＝32．468m。　　拱肋断面形式中间为两根哑铃型断面，拱脚处为圆端型断面。每肋由两根直径（外径）120cm的钢管和中间连接段组成，拱肋总高3．0m。主拱肋上、下弦钢管及腹腔内充填50＃混凝土。拱肋主要材料规格为16Mn，主管采用焊接圆管。为了防止拱肋钢管及腹腔钢板在混凝土浇筑时变形，在拱肋内设置加劲钢箍、加劲螺杆。并在吊杆处对钢管内混凝土进行局部加强，设置螺旋筋。　　拱肋架设采用大跨度缆索起重机施工，共分9段进行吊装。缆索跨度247m，最大起吊重量60t。

5、　　每片拱肋设灌注孔12处，排汽孔9处。分3次行。钢管内混凝土采用补偿收缩的微膨胀混凝土，要求早强缓凝，同时采取措施降低水化热。混凝土充填灌注必需连续完成。混凝土灌注后，对混凝土的充满程度进行检查，采用超声波探查，发现不饱满地方，钻孔压浆补满。3．2　空间横联　　全桥共设10道风构，桥面以上7道，风构分单肢支撑及K型支撑两种。3．3　吊杆　　全桥设计吊杆26根，为109丝7高强镀锌钢丝，标准强度为Rby＝1570MPa。两端为冷铸墩头锚。吊杆上锚头设于拱肋上钢管上部，下锚头设于预制吊梁下部。吊杆采用双层防护，护层为高密度聚乙烯PE材料，外部设

6、钢套管防护。吊杆上下端用防水帽和防水盖防护。3．4　主拱的计算分析3．4．1　内力计算　　（1）按空间杆系结构进行恒载、活载、收缩徐变、温度变化等引起的结构位移及内力计算。　　（2）按空间杆系结构对各施工阶段，成桥阶段进行位移及内力计算。　　依据气象资料，公伯峡地区4～8月份最高月平均气温23．4℃，最低月平均气温10℃。设计取合拢温度为12℃～15℃，设计计算温差降温为△t＝－26℃，升温△t＝＋5℃。　　经按空间结构静力计算，拱脚截面受力最大。以300t特载加风载温度下降、混凝土收缩控制设计。3．4．2　主拱承载能力极限状态验算　　主拱承载

7、能力极限状态验算，将钢管混凝土拱肋拟成等效钢管混凝土柱，采用中国工程建设标准化协会标准《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS28：90）、国家建材工业局标准《钢管混凝土结构设计与施工规程》（JCJ01－89）进行验算。计算中考虑了钢管对混凝土的套箍作用、钢管混凝土轴压杆件的稳定系数和偏压构件的偏心增大系数，考虑了温度影响，计算结果如下，见表1：3．4．3　拱肋的弹性变形　　拱肋在恒载作用下拱顶的弹性变形为24mm。在汽－80t荷载作用下拱顶L／2的弹性变形为24mm，L／4的弹性变形为20mm；在挂－300t荷载作用下拱顶的弹性变形为42m

8、m。3．4．4　拱肋的稳定问题　　本桥各施工阶段及成桥后的整体稳定性，系按空间结构进行分析，共分13个施工阶段按程序进行计算，分析成果如下，见表2：3