哈爾濱繞城公路東北段松花江大橋設計與施工

劉立軍

(黑龍江省公路勘察設計院)

1 概述

哈爾濱繞城公路東北段松花江大橋(以下簡稱“松花江大橋”)是哈爾濱環(huán)城過境高速公路上的一座大型橋梁，橋梁全長2 324.92m，于哈爾濱水泥廠附近跨越松花江干流。松花江大橋主橋采用5跨預應力混凝土連續(xù)箱梁，跨徑組合為90.5m+3 ×138m+90.5m，全長505.0m。松花江大橋引橋采用40.0m預應力簡支T梁結構，江南引橋布設9孔，江北引橋布設34孔。大橋全寬28.0m，采用兩個分離的單箱單室箱梁，單箱寬13.5m，橋面橫向布置為：0.75m(安全帶)+11.75m(行車道)+3m(中央分隔帶)+11.75m(行車道)+0.75m(安全帶)。

2 松花江大橋主橋箱梁的結構設計和分析

2.1 主橋箱梁結構設計

(1)主橋箱梁縱橋向預應力采用大噸位預應力張拉錨固體系，充分發(fā)揮箱梁腹板、頂板和底板的工作性能。

(2)主橋箱梁采用大懸臂翼緣板的單箱單室薄壁截面，提高單位面積的慣性矩、提高全橋的整體剛度和強度。

(3)主橋箱梁頂板厚度為0.25m;腹板在跨中49m范圍內為0.5m，向支點方向依次過渡為0.6m、0.7m、0.85m;底板厚度在跨中為0.3m，在墩頂根部為0.9m，其間按1.65次拋物線連續(xù)變化。

(4)主橋箱梁采用變高度箱梁，箱梁根部高度7.7m，是跨徑的1/17.9，箱梁跨中高度為3.0m，是跨徑的1/46，箱梁高度按1.65次拋物線變化。

(5)主橋箱梁采用閉口單箱斷面，增加了抗扭剛度。在各墩墩頂及合攏段處設置橫隔板，主墩頂橫隔板厚2.0m，過渡墩頂橫隔板厚1.5m，合攏段處橫隔板厚0.4m。

(6)主橋箱梁為縱、橫、豎三向預應力體系。

2.2 主橋箱梁結構分析

主橋箱梁縱向采用“橋梁博士V3.03”分析計算，按5跨連續(xù)梁建模，共分250個單元，46個施工階段，按《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTG D62-2004)的要求對正截面及斜截面進行應力驗算和強度驗算。

主橋箱梁橫向按框架結構計算，采用“橋梁博士V3.03”建模，對各截面進行應力驗算和強度驗算。

3 施工關鍵技術

3.1 松花江大橋主橋深水基礎冬季施工技術、大體積混凝土施工技術

松花江大橋主橋深水基礎冬季施工，技術難度大，施工復雜，需要克服溫度低等不利因素。針對松花江大橋橋址處的水溫、氣象、地質等特點，制定了一整套深水基礎冬季施工技術。深水基礎冬季施工技術主要包括以下幾個方面：冬季鋼管樁在進行對接焊和下沉過程中的技術措施;軍用梁臨時便橋和平臺施工技術的研究;鋼圍堰設計的理論依據(jù)、受力分析、檢算過程以及加工、拼裝、下沉的施工方法;護筒的下沉方法;泥漿的加熱保溫措施;考慮溫度影響鉆機的選型;鋼筋籠冬季焊接的注意事項;大體積混凝土的溫度控制措施;混凝土配合比的選擇、澆筑方法。

3.2 松花江大橋主橋下部結構大體積混凝土施工

松花江大橋主橋下部結構大體積混凝土施工是整個橋梁工程中的重點和難點。為保證外觀要求，對模板體系進行相應的技術比選，結合現(xiàn)場實際情況，采用較先進的大塊組合鋼模板外背特制桁架骨架作為模板體系，無拉桿施工方案。

通過多方面的試驗研究，制定了墩身大體積混凝土施工工藝和操作方法，確定了相應的技術參數(shù)。采用設置降溫水管的方法解決承臺和墩身大體積混凝土水化熱的施工難點，保證了施工質量。

3.3 松花江大橋引橋預制T梁的制運架技術

松花江大橋引橋上部結構采用40m預應力簡支T梁，T梁單梁重120t，在預制T梁之前，對T梁的預制、運輸和架梁的關鍵施工技術進行了研究，制定了合理可行的施工方案和施工工藝。

T梁采用鋼模板進行施工，在保證各項技術標準要求下，每套模板較以往施工所用的模板輕便約1T。T梁的提梁設備、架梁設備均由項目自行設計加工，特別是輕便架梁機巧妙的運用T梁作為配重，取消了先導梁附加設備，為架梁機瘦身奠定了基礎，僅架梁機一項就比同類型的其它架梁機節(jié)省了20t鋼材。

3.4 松花江大橋主橋高性能混凝土施工技術

松花江大橋主橋懸澆段箱梁采用C60高性能混凝土，此類混凝土首次應用在黑龍江省懸澆連續(xù)梁中;本項目通過大量的配合比試驗確定了主橋箱梁C60混凝土的配合比，C60混凝土的強度、彈性模量等各項指標均滿足要求。

3.5 松花江大橋主橋箱梁大懸臂過冬施工技術

松花江大橋主橋箱梁跨度為138m，單側21個節(jié)段。哈爾濱由于受冬季的影響，全年的有效施工期短，很難在一個年度完成全橋的懸澆施工，需要分兩個年度完成，且第二個年度受主橋箱梁合攏段施工和橋面附屬設施工的限制，能夠完成的懸澆節(jié)段數(shù)量有限，這就導致了主橋箱梁出現(xiàn)了大懸臂狀態(tài)過冬的情況。

主橋箱梁大懸臂狀態(tài)過冬是本工程施工安全的重點和難點，經(jīng)多次討論、研究，確定了臨時錨固和鋼管臨時支撐相結合的支護方案，同時制定了主橋箱梁大懸臂過冬的監(jiān)控方案和預警機制，主橋箱梁大懸臂狀態(tài)安全過冬。

3.6 輕型三角掛籃施工技術

松花江大橋主橋箱梁采用掛籃懸澆施工，箱梁全寬13.5m，底板寬6.6m，箱梁懸澆長度為2.5 ～4m，最大懸澆節(jié)段重140t，梁段屬于大截面大噸位梁段。主橋箱梁采用輕型三角掛籃施工，該掛籃比傳統(tǒng)掛藍節(jié)省10t鋼材。

3.7 主梁線形及內力的監(jiān)控

對高次超靜定橋跨結構，其成橋的梁部理想的幾何線型與合理的內力狀態(tài)不僅與設計有關，而且還依賴于科學合理的施工方法。松花江大橋主橋將大跨度橋梁施工控制理論和方法應用到了施工過程中。結合施工過程中測得的各階段主梁內力、應力、和變形數(shù)據(jù)，實時分析各施工階段主梁內力、變形，并與設計值進行對比，以便確定下一節(jié)段的里默標高，確保了松花江大橋主橋建成后的線形與設計相符。

4 結束語

在松花江大橋主橋和引橋的施工過程中，積極推廣應用新技術、新工藝、新材料，精心組織，強化管理，保質保量地完成了施工任務。2008年9月，松花江大橋主橋比計劃工期提前一個月實現(xiàn)合龍;2009年10月，哈爾濱繞城公路東北端松花江大橋投入使用，哈爾濱繞城公路閉合成環(huán)，過境車輛不再進入市區(qū)，緩解了市區(qū)主要干道的交通壓力。