山区河流桥梁支架系统设计

万志勇

（中铁上海工程局集团有限公司 上海 200000）

【摘要】一般的山区河流具有河水来势迅猛、水位落差大、水流速度快且漂浮物较多的特点，直接影响桥梁支架系统的安全，给支架设计带来很大的难度。本文主要阐述了黄山市花山大桥主梁支架防洪设计，介绍了设计中需要考虑的各种因素和防洪方法，希望对同类桥梁支架设计提供借鉴。

【关键词】黄山花山大桥；山区河流桥梁；支架设计；防洪方案

1. 前言

黄山市花山大桥横跨新安江， 全长606 米， 其中主桥为130+110=240m 独塔双索面斜拉桥，主梁采用预应力混凝土单箱五室断面，主梁中心处梁高为3.5m，主梁顶面宽34m，底面宽17m，两侧翼缘长达8.5m，主塔高为76m 见图1。另外膺架处于新安江内，山区洪水来势凶猛，洪水期水深可达10m，流速高达4m/s，需综合考虑洪水冲击力、漂浮物撞击力、施工荷载、风荷载等各方面因素并采取防洪措施。图1 主桥立面布置图

2. 设计计算

（1）水流作用下钢管柱稳定性验算

通过水流压力和竖向压力的综合考虑计算得出钢管柱能满足稳定性要求，计算步骤如下：

a、作用于单根钢管柱上的水流压力FW

其中A 为钢管柱阻水面积（m2），河床底面标高为113.8m 洪水位按123.5m，高差为9.7m，钢管柱迎水截面宽度为0.53m ；依公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）水流压力FW=r—水的重力密度，取10kN/m3 ；g—重力加速度，g=9.81m/s2 ；v 为水流速度，取值4m/s ；K 为钢管柱的形状系数，圆形钢管取0.8 ；FW= =0.8×（9.7×0.53）× =16.9KN，作用于水位面层标高向下1/3 处。b、钢管柱的稳定性计算当钢管柱同时受到竖向压力和水平水流冲击力时，处于最不利受力状态，需对稳定性进行验算，确保①容许应力[σ] 取170Mpa②钢管的截面积A=0.0115m2③钢管的截面抵抗矩w=0.00148m3计算得出：M=FW×L=16.9×（ ）=98.1kN · m=130.7mpa<170mpa 符合要求。

（2）基础的滑动稳定性验算每个临时支墩上布置了44 个钢管柱， 根据以上计算得到单根钢管柱所受的水流产生的水平推力FW， 水平推力的全力P=n×FW=44×16.9KN=743.6KN， 临时支墩重力为N=3*38*0.5*26=1482KNf—基底摩擦系数，f=0.7KC—抗滑动稳定系数KC= =1.39 ＞ 1.2 符合要求。

（3）基础预埋钢筋抗拔力验算每个钢管柱底板上焊接6 根长为40cm16mm 螺纹钢筋，钢筋与C20 混凝土之间的粘结力[c] 取0.71mPa ；将两根通过连接形成门式支架计算得到M 为14.2KN.M水流冲击力对钢管产生的拔力为N1=M/Φ=14.2/0.529=26.8KN ；预埋钢筋对钢管产生的抗拔力为F=n×S×[c]=6×（3.14×0.016×0.4）×0.71=85KN ；在基础中打入锚杆增强基础的抗拔力，锚杆的抗拔力由现场试验测得。

（4）漂浮物撞击力验算

依公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）漂浮物撞击力F=，式中W—漂流物重力（kN），经调查漂流物主要为小树木，取2kN ；V—水流速度（m/s），V=3m/s ；g—重力加速度，g=9.81m/s2 ；T—撞击时间（s），取1s ；则F= =0.61kN 数值极小，可忽略不计。在迎水面一侧设置分水导流用和拦截漂浮物装置，做法是在支架钢管前方1m 布设3 根钢管柱加上连接件焊接在一起，来消除漂浮物对支架的影响。

（5）倾覆稳定性验算

倾覆稳定系数KO= ＞ 1.3，其中钢管柱受力最小值为300KN，单根钢管KO= = = =5.59 ＞ 1.3，符合要求，且实际钢管柱之间通过连接件进行焊接联成整体，顶口由工字钢锁口并多根联结系，实际倾覆弯矩比计算倾覆弯矩小，倾覆稳定系数更大。

3. 防洪措施

（1）十年一遇洪水位标高为122.5m，故设计支架贝雷片底标高最低处为123.4m，高出洪水位0.9m。

（2）提高支架过水高程，即抬高贝雷梁底标高，取消底板区碗扣式脚手架系统，直接将贝雷片升高至梁底，采用木楔块来拆除支架，从而降低梁体晃动位移可能性。

（3）两排钢管柱之间再增加一排缀件连接器，来增强钢管柱的整体稳定承载力。加大钢管柱的截面面积和数量，增强钢管柱的稳定性，通过水流冲击力、漂流物撞击力和竖向压力的综合考虑计算得出钢管柱能满足稳定性要求。

（4）临时支墩浇筑前，将河床岩石开挖出深50cm 基槽，将临时支墩混凝土嵌入岩石里50cm，北侧水流冲击力大，因此北侧基础增加Φ32 螺纹钢筋作为锚杆，锚杆锚入岩石不小于40cm，增强临时支墩的滑走稳定，并在临时支墩中布设钢筋，增加混凝土支墩抗弯能力（附图10 主梁工程钢管柱及基础图）。

（5）浇筑支墩混凝土前埋入抗拔钢筋，每个钢管柱底板上焊接6 根长为50cm16mm 螺纹钢筋，钢管柱与钢板进行焊接，增加1 倍数量的加劲板，使钢管柱与钢板焊接牢固，增加钢管柱的抗拔力。

（6）在迎水面一侧设置分水导流和漂浮物拦截装置，在主梁支架钢管上游侧1m 布设3 根拦截用钢管柱，并在钢管柱之间加上连接件（附图主梁工程漂流物拦截装置图）。

4. 结束语

黄山市花山大桥在支架设计时提前考虑了山区洪水的影响，把洪水的影响降到了最低，安全度过了汛期，支架在洪水的侵袭下变形为零，保证了工程的顺利实施，节约了工期，赢得了经济效益。