寒山大橋加寬工程主橋設(shè)計(jì)與施工簡(jiǎn)介

胡春清

（蘇州市市政建設(shè)管理處，江蘇蘇州 215002）

1 工程概況

辛莊立交西延寒山大橋工程?hào)|起辛莊立交，沿現(xiàn)狀地面道路向西跨越京杭運(yùn)河后西接高新區(qū)的快速路。主要為長(zhǎng)約0.65 km北環(huán)快速路西延主線及長(zhǎng)約1.48 km快速路輔助道路，包含對(duì)現(xiàn)狀寒山橋的改造及在現(xiàn)狀寒山橋兩側(cè)各新建1座跨運(yùn)河橋梁（寒山大橋）。辛莊立交—寒山橋之間的現(xiàn)狀北環(huán)西路按快速路標(biāo)準(zhǔn)改造，快速路兩側(cè)拓寬改造現(xiàn)狀道路作為快速路輔助道路。在改擴(kuò)建工程中，老寒山橋主橋保留，西岸僅保留兩跨引橋，其余5跨拆除，而東岸7跨引橋全部保留。

新建橋梁主橋?yàn)?00 m跨徑下承式系桿拱橋，橋?qū)挒?0.5 m。

西岸北側(cè)引橋跨徑布置從西向東依次為7跨20 m空心板梁+16 m實(shí)體板梁（總長(zhǎng)156 m）；南側(cè)引橋跨徑布置從西向東依次為6跨16 m空心板梁+2跨20 m空心板梁+16 m實(shí)體板梁（總長(zhǎng)152 m）。

東岸北側(cè)引橋與西岸北側(cè)引橋?qū)ΨQ布置；南側(cè)引橋跨徑布置從西向東依次為16 m實(shí)體板梁+16 m空心板梁+24 m空心板梁+5跨20 m空心板梁（總長(zhǎng)156 m）。引橋橋面結(jié)構(gòu)為4 cm細(xì)粒式瀝青混凝土（SMA-13）+5 cm中粒式瀝青混凝土（AC-20C）+防水涂料+10 cm鋼筋混凝土鋪裝（C40）。

道路基層為水穩(wěn)碎石，面層為瀝青混凝土。

2 主橋設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 總體布置

新建寒山橋主橋?yàn)閱卫呦鲁惺较禇U拱橋，單跨布置，跨徑為100 m，橋?qū)挒?0.5 m。拱肋軸線采用拋物線，矢跨比為1/5，拱頂軸線處矢高為20 m。拱肋為兩個(gè)長(zhǎng)圓形鋼管組合而成的矩形帶圓形倒角的等截面鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。主梁采用鋼-混凝土結(jié)合梁，由鋼結(jié)構(gòu)和混凝土橋面組成。吊桿為平行鋼絲成品索，系桿索為環(huán)氧噴涂無(wú)粘結(jié)鋼絞線成品索。拱梁節(jié)點(diǎn)采用混凝土結(jié)構(gòu)。主橋橋面結(jié)構(gòu)為4 cm細(xì)粒式瀝青混凝土（SMA-13）+5 cm中粒式瀝青混凝土（AC-20C）+防水涂料。

縱向結(jié)構(gòu)體系為簡(jiǎn)支，順橋向約束情況為：一側(cè)墩頂設(shè)置固定支座，另一側(cè)墩頂設(shè)置活動(dòng)支座；橫橋向約束情況為：橫橋向3個(gè)墩柱，中間墩柱為固定支座，兩側(cè)為滑動(dòng)支座。圖1為主橋立面圖。

圖1 主橋立面圖（單位：cm）

2.2 拱肋

起拱點(diǎn)（支座中心線處）間跨為100 m，拱肋由兩個(gè)圓端形鋼管結(jié)構(gòu)在上、下以鋼板連接形成，橫向分成3個(gè)倉(cāng)，內(nèi)部灌C40級(jí)混凝土。拱肋高度為1.6 m，寬度為2.5 m，鋼板厚為22 mm。和混凝土拱腳相接處，有1 m長(zhǎng)拱肋鋼結(jié)構(gòu)為混凝土拱腳施工的預(yù)埋段，埋入長(zhǎng)度為0.5 m。圖2為拱肋斷面圖。

圖2 拱肋斷面圖（單位：mm）

2.3 主梁

主梁采用鋼主梁和混凝土橋面板組成的疊合梁結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)頂面寬度為20.2 m，高度為2.0 m。鋼主梁橫斷面為整體式，底面封閉、頂面開(kāi)口，和混凝土橋面板形成閉口箱形斷面。一個(gè)5 m長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)鋼主梁節(jié)段，縱向由一塊底板、兩塊斜腹板、兩道中腹板（鋼系梁）及邊緣兩道小縱梁組成，橫向采用實(shí)腹板橫梁，間距為2.5 m。中間鋼系梁為閉口箱形結(jié)構(gòu)，寬度為2.5 m，和拱肋寬度相同，位于橋梁中心線處。

橋面板采用26 cm等厚布置，橫橋向?qū)?0.2 m，為順橋向單向板。采用預(yù)制橋面板和濕接頭形式。

鋼梁頂面設(shè)置直徑為22 mm、長(zhǎng)220 mm的剪力釘，以保證鋼主梁與混凝土橋面板的連接。

主梁兩端為9.64 m混凝土主梁段和3.75 m鋼梁混合節(jié)點(diǎn)過(guò)渡段。鋼梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長(zhǎng)為78.5 m。

圖3為混凝土主梁段、鋼梁混合節(jié)點(diǎn)過(guò)渡段、鋼梁合攏段以及混凝土拱肋立面圖，圖4為鋼混結(jié)合梁標(biāo)準(zhǔn)斷面。

圖3 混凝土主梁段、鋼梁混合節(jié)點(diǎn)過(guò)渡段、鋼梁合攏段以及混凝土拱肋立面圖（單位：mm）

圖4 鋼混結(jié)合梁標(biāo)準(zhǔn)斷面（單位：mm）

2.4 拱梁結(jié)點(diǎn)

拱肋與系梁結(jié)合處為一剛性結(jié)點(diǎn)，拱梁節(jié)點(diǎn)采用混凝土結(jié)構(gòu)。主梁端部設(shè)置端橫梁，端橫梁采用箱形截面。邊墩處引橋支撐在端橫梁牛腿上。

2.5 下部結(jié)構(gòu)

主橋橋墩采用群樁基礎(chǔ)。每個(gè)墩位設(shè)3個(gè)2.0 m×2.0 m實(shí)體橋墩，3根立柱之間用墻連接。引橋橋墩均為單樁獨(dú)柱的樁柱式結(jié)構(gòu)。

3 主橋上部結(jié)構(gòu)主要施工方法

3.1 混凝土主梁段

拱肋與主梁結(jié)合處設(shè)計(jì)為剛性結(jié)點(diǎn)，采用混凝土結(jié)構(gòu)?；炷林髁嚎傞L(zhǎng)為9.64 m，主梁端部設(shè)置端橫梁，采用箱形截面，端部高度為3 m，跨中方向端部高度為2.05 m。全橋共計(jì)4個(gè)混凝土主梁段及拱腳。

混凝土主梁段施工時(shí)采用碗扣式鋼管支架，設(shè)計(jì)時(shí)同時(shí)考慮混凝土拱腳的自重。支架搭設(shè)前對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行處理，對(duì)軟弱地基進(jìn)行換填，以避免沉降過(guò)大及不均勻沉降。支架搭設(shè)完成后采用相當(dāng)于混凝土主梁自重重量進(jìn)行預(yù)壓，以消除支架非彈性變形及觀測(cè)彈性變形，底模及側(cè)模采用竹膠模板，鋼混結(jié)合段鋼梁及混凝土拱腳主筋預(yù)先安裝與主梁錨固。主梁混凝土澆筑采用泵送商品混凝土，一次整體澆筑完成（見(jiàn)圖5）。

圖5 混凝土主梁混凝土澆筑

3.2 鋼梁架設(shè)

鋼梁采用臨時(shí)支墩和支架的施工方法，采用先梁后拱的施工順序。

鋼梁總長(zhǎng)為86 m，安裝時(shí)縱向分5段進(jìn)行，橫向不進(jìn)行分段，兩端各設(shè)一個(gè)3.75 m長(zhǎng)的鋼混結(jié)合段，混凝土主梁澆筑時(shí)安裝預(yù)埋。兩側(cè)預(yù)留5 m作為合攏段，中間68.5 m分段在工廠加工，采用履帶吊現(xiàn)場(chǎng)拼裝、整體浮運(yùn)拖拉進(jìn)行縱移就位的安裝方案，中間68.5 m大節(jié)段就位后采用兩個(gè)臨時(shí)支墩支撐。

鋼梁施工時(shí)先在縱移軌道上的拼裝胎架上拼裝中間段鋼梁及中間段拱肋，并組成拱梁組合結(jié)構(gòu)，然后利用運(yùn)梁平車運(yùn)送鋼梁縱向過(guò)河，至河道內(nèi)鋼梁支撐在搭有桁架結(jié)構(gòu)的運(yùn)輸船上進(jìn)行浮運(yùn)，縱向浮運(yùn)到位后，待主墩頂混凝土主梁及鋼混結(jié)合段完成后，吊裝合攏段至設(shè)計(jì)位置，進(jìn)行焊接合攏。

鋼梁安裝時(shí)其線形及內(nèi)力的控制是質(zhì)量控制的重點(diǎn)。由于要保證運(yùn)河通航，鋼梁68.5 m中間大節(jié)段安裝到位后，在合攏前為兩點(diǎn)支撐簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)。為了減小合攏前中間大節(jié)段鋼梁兩點(diǎn)大跨度簡(jiǎn)支狀態(tài)下的下?lián)献冃?，保證合攏時(shí)鋼梁的線形及內(nèi)力，施工中采用了拱梁組合結(jié)構(gòu)，即利用鋼管拱中間節(jié)段與鋼梁一起組合，通過(guò)臨時(shí)拱腳及臨時(shí)吊桿的連接形成臨時(shí)拱梁組合結(jié)構(gòu)，增大了整個(gè)結(jié)構(gòu)的剛度，減小了主梁的彎曲內(nèi)力，確保了鋼梁安裝線形。圖6～圖11為主梁浮托照片。

圖6 主梁浮拖照片一（可見(jiàn)軌道上的滑輪車）

圖7 主梁浮拖照片二（可見(jiàn)浮船支架）

圖8 主梁浮拖照片三（可見(jiàn)鋼梁和鋼管拱的臨時(shí)組合）

圖10 主梁浮拖照片五（可見(jiàn)水中臨時(shí)墩與對(duì)面的的鋼梁）

圖11 主梁浮拖照片六（鋼梁過(guò)河）

3.3 鋼管拱架設(shè)

鋼管拱整拱分3段進(jìn)行安裝，其中拱肋跨中大節(jié)段弦長(zhǎng)57.078 m，重134.4 t；兩側(cè)節(jié)段等長(zhǎng)，弦長(zhǎng)為 14.088 m，重 32.1 t。

鋼管拱中間大節(jié)段在鋼梁上拼裝完成，并與鋼梁組合成拱梁組合結(jié)構(gòu)一同拖拉縱移就位，待鋼梁合攏后，解除拱梁組合結(jié)構(gòu)，采用兩臺(tái)80 t門(mén)吊進(jìn)行提升就位。兩側(cè)節(jié)段則采用履帶吊吊裝到位，與拱腳預(yù)埋段及中間大節(jié)段進(jìn)行對(duì)接合攏（見(jiàn)圖12、圖 13）。

圖12 鋼管拱安裝

3.4 鋼管拱混凝土

主橋拱肋為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，拱肋由兩個(gè)圓端形鋼管結(jié)構(gòu)在上、下以鋼板連接形成，橫向分成3個(gè)倉(cāng)，內(nèi)部灌C40級(jí)無(wú)收縮混凝土。鋼管拱肋高度1.6 m，寬度為2.5 m。鋼管拱兩側(cè)單倉(cāng)泵送混凝土方量為108.6 m3，中間倉(cāng)泵送混凝土方量為119.9 m3，單根鋼管拱總計(jì)為337.1 m3。

鋼管混凝土泵送采用“一泵到頂，多點(diǎn)導(dǎo)入”的工藝，壓漿孔在鋼管拱圓鋼管側(cè)上方及頂鋼板軸線位置開(kāi)設(shè)，設(shè)置兩級(jí)壓漿孔，在鋼管拱拱腳及矢高1/2均設(shè)壓注口，拱頂則設(shè)置增壓導(dǎo)管，以確保拱頂處混凝土密實(shí)度?；炷敛捎脙膳_(tái)HBT60級(jí)柴油托式泵泵送，由兩岸拱腳對(duì)稱連續(xù)地向拱頂灌注，每根鋼管混凝土由拱腳至拱頂一次壓注完成（見(jiàn)圖 14）。

圖14 鋼管拱混凝土泵壓施工

3.5 橋面板及濕接縫

該橋主梁為采用鋼主梁和混凝土橋面板組成的疊合梁結(jié)構(gòu)，橋面板采用26 cm等厚布置，為預(yù)制橋面板和濕接頭形式，預(yù)制板要求存放不少于6個(gè)月。

橋面板由構(gòu)件廠預(yù)制，采用平板車運(yùn)輸，吊車起吊安裝；安裝時(shí)由拱腳處向跨中進(jìn)行；安裝完成后進(jìn)行濕接縫施工（見(jiàn)圖15、圖16）。

圖15 預(yù)制橋面板安裝

圖16 橋面板濕接縫混凝土澆筑

該工程于2009年3月16日開(kāi)工，于2010年6月22日竣工，并被評(píng)為2011年度江蘇省優(yōu)質(zhì)工程。