嘉興萬國路跨杭州塘橋先拱后梁法施工方案設(shè)計(jì)和技術(shù)要點(diǎn)

張劍

中鐵十局第五工程有限公司 江蘇蘇州 215000

1 工程背景

經(jīng)開區(qū)萬國路是嘉興市西部地區(qū)南北向的重要主干快速路之一，是嘉興先進(jìn)制造業(yè)基地與秀洲工業(yè)園區(qū)之間的交通主動(dòng)脈，串聯(lián)了嘉興現(xiàn)代物流園、嘉興先進(jìn)制造業(yè)功能區(qū)、以及浙江中德（嘉興）產(chǎn)業(yè)合作園等嘉興幾個(gè)產(chǎn)業(yè)大平臺(tái)。為解決和改善周邊的出行條件，將秀洲區(qū)與經(jīng)開區(qū)連通起來，新建了萬國路跨杭州塘大橋，萬國路大橋跨越京杭運(yùn)河支流杭州塘，屬于Ⅲ級(jí)航道，河道通航要求較高。

按照航運(yùn)部門所提出的一系列要求，在施工的過程中不可間斷，一定要確保航空高度以及寬度能夠滿足需求，因此這也給橋梁的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)產(chǎn)生了影響。設(shè)計(jì)單位提出了各種橋梁方案，經(jīng)過方案階段的專家論證、經(jīng)濟(jì)比較、施工條件和施工方案其可行性，從而最后決定采用系桿拱橋結(jié)構(gòu)，而該拱橋結(jié)構(gòu)需要采用先拱后梁的施工方法，有著較高的難度。本文以萬國公路大橋?yàn)槔?，?duì)于本次施工中所應(yīng)有的施工工藝以及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了介紹。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡介

萬國路設(shè)計(jì)路中線直線上跨杭州塘橋。該橋長463.1mm，主橋跨度99.1m，本次橋梁工程項(xiàng)目其結(jié)構(gòu)采用的是下承式系桿拱橋，而銀橋則采用的是現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁，橋跨330m+330m+99.1m+（27+40+27）m+330m=463.1m。

拱橋立面圖見圖1。

圖1

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)如下。

（1）全橋共設(shè)兩榀鋼拱，鋼拱之間無風(fēng)撐，拱肋截面為導(dǎo)圓角矩形截面，拱頂截面高230cm，寬160cm，主、副拱連接處主拱截面高496cm，雙拱分開后主拱拱肋截面高230cm，副拱拱肋截面高160cm，橫橋向分兩片獨(dú)立布置，間距26.5m。立面采用兩個(gè)矢跨比不同的主副拱拱頂疊合的形式，副拱計(jì)算跨徑97m，計(jì)算矢高為21.558m，矢跨比1/3.714，主拱計(jì)算跨徑長度為78m，高度為21m，矢跨比1/3.714。

（2）主梁采用縱橫梁格體系。加筋系梁，每榀鋼拱下吊裝7塊系梁，6片標(biāo)準(zhǔn)系梁，1片合攏段系梁，截面為箱型截面，標(biāo)準(zhǔn)段系梁長度9m，上寬11.6m，高2.5m，合攏段系梁長度4m，寬度11.6m，系梁節(jié)段間采用混凝土現(xiàn)澆，通長預(yù)應(yīng)力鋼束連接為整體。端梁為現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱形結(jié)構(gòu)，中間梁為t形預(yù)應(yīng)力混凝土。

（3）每根拱肋配備13根工廠制造的吊桿，吊桿間距為5米。錨固系統(tǒng)為冷鑄錨桿，梁上節(jié)點(diǎn)為帶鋼套筒的冷鑄錨桿，吊桿張拉端位于拱肋上。

（4）在橋體的下部為樁基、承臺(tái)還有橋墩這幾部分組成。V型橋墩為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，橫橋向鏤空處理的類三角形實(shí)體墩，縱橋向頂長10.6m，底長5.2m，橫橋向?qū)?.9m，墩頂厚1.2m，承臺(tái)厚2.8m，基樁采用鉆孔灌注樁，直徑1.5m。

3 施工方法特點(diǎn)及過程

3.1 施工特點(diǎn)

該橋采用先拱后梁無支架的施工方法，能夠有效減少由于施工給船舶通行所造成的影響。在此次工程項(xiàng)目的施工建設(shè)中所采用的各種施工方法所具有的特點(diǎn)主要有：

（1）施工期間，僅間歇性封閉航道，次數(shù)少，時(shí)間短，對(duì)航道影響小。

（2）本次所有的橋梁結(jié)構(gòu)都是利用浮吊安裝的方式進(jìn)行安裝，這樣能夠有效提升安裝施工的效率。

（3）在進(jìn)行安裝的過程當(dāng)中，設(shè)置了外索，通過借助拱腳設(shè)置了用于臨時(shí)作用的水平索，從而起到平衡拱腳水平推力的作用，保證拱腳的正確位置。

水利水電基礎(chǔ)工程與地基處理技術(shù)的現(xiàn)狀分析和發(fā)展研究………………………………………………………… 魏崧（1-46）

（4）為了保證連續(xù)框架梁的完整性，采用濕式混凝土節(jié)點(diǎn)連接縱橫梁網(wǎng)架體系，并施加預(yù)應(yīng)力。

3.2 施工過程

施工共劃分為7個(gè)主要階段。

（1）主要施工橋梁樁基、承臺(tái)、柱等;現(xiàn)場預(yù)制系梁，工廠加工鋼箱拱。設(shè)置全支架、預(yù)壓支架、現(xiàn)澆拱梁連接段和端橫梁。

（2）鋼箱拱和吊索采用浮吊安裝，連接鋼箱拱腳，安裝臨時(shí)水平錨索，將水平錨索張拉至1500kn。拱腳水平位移控制在20毫米以內(nèi)。

（3）采用駁船將預(yù)制連接梁截面運(yùn)至大橋。系梁預(yù)制段采用鋼拱架和浮吊安裝，使吊桿安裝到位。水平拉索內(nèi)力同步調(diào)整至7500kn，而需要將拱腳其水平方向的位移控制到20mm。

（4）在混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，對(duì)梁進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，并在梁間澆筑橋面板。

（5）該橋施工引橋現(xiàn)澆連續(xù)梁，施工橋面系統(tǒng)，鋪設(shè)瀝青，將拱腳較多的腳手架拆除掉。

依據(jù)相關(guān)規(guī)范，制定確保工程項(xiàng)目質(zhì)量的措施，為正常施工護(hù)航，在此不再重復(fù)。

3.3 施工過程計(jì)算

根據(jù)施工過程，利用midas土木2012軟件建立了空間桿系統(tǒng)的有限元模型(見圖2)。分析了整個(gè)過程中結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)。主要的計(jì)算結(jié)果如圖3-圖5所示。

通過相關(guān)理論計(jì)算，結(jié)果顯示結(jié)構(gòu)安全性較高，且相關(guān)施工技術(shù)也較為合理。

圖2 結(jié)構(gòu)幾何模型

圖3 施工階段拱肋應(yīng)力包絡(luò)圖

圖4 a 施工階段橫梁頂部應(yīng)力云圖（單位：MPa）

圖4 b 施工階段橫梁底部應(yīng)力云圖（單位：MPa）

圖5 吊桿恒載應(yīng)力包絡(luò)圖

4 施工監(jiān)控方法

為了全面、優(yōu)質(zhì)、快速地完成萬國路杭州塘橋主橋的施工，確保橋梁的形狀和結(jié)構(gòu)在恒載作用下的受力狀態(tài)接近設(shè)計(jì)預(yù)期值，按照有關(guān)規(guī)范進(jìn)行橋梁全過程的施工監(jiān)控[1]。

4.1 監(jiān)控內(nèi)容

在本次工程項(xiàng)目當(dāng)中，對(duì)于橋梁相關(guān)應(yīng)力的測(cè)量對(duì)象為主梁和拱肋。對(duì)于拱肋其應(yīng)力的測(cè)量位置分別定為拱腳1/4、1/2、3/4跨，系梁的盈利測(cè)量位置為系梁端的1/4、1/2、3/4跨。采用頻譜法測(cè)量了該橋的懸索內(nèi)力。而直線測(cè)量則分別為拱肋高程測(cè)量、軸線測(cè)量和系梁高程測(cè)量。在進(jìn)行拱肋的拼裝過程中，需要進(jìn)行對(duì)拱腳其位置的檢測(cè)。在拱肋升起之后，分別進(jìn)行對(duì)以下幾個(gè)拱肋其線性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，拱腳、l/4、l/2、3、l/4（l為跨度）。在拱肋上設(shè)有棱鏡作為測(cè)量點(diǎn)。測(cè)量點(diǎn)的布置如圖6所示。

圖6 觀測(cè)點(diǎn)布置圖

注：橫坐標(biāo)1為左拱腳，2為左四分點(diǎn)，3為拱頂，4為右四分點(diǎn)，5為右拱腳[2]。

4.2 監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析

比較了空間柵欄系統(tǒng)的有限元分析和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的結(jié)果，它們之間的差別在可接受的范圍內(nèi)[3]。

圖8 拱肋施工階段應(yīng)力比較（MPa）

注：橫坐標(biāo)1為張拉臨時(shí)索1500kN，2為張拉臨時(shí)索3000kN，3為張拉臨時(shí)索6500kN，4為張拉臨時(shí)索7500kN，5為縱梁張拉，6為橫梁張拉。

5 結(jié)語

在本次萬國路跨杭州塘大橋項(xiàng)目中，對(duì)于施工工藝方面的設(shè)計(jì)較為合理，通過現(xiàn)場實(shí)踐也證明就要一定的可行性，而且相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也證實(shí)結(jié)構(gòu)應(yīng)力能夠滿足相關(guān)規(guī)范要求[3]。

本橋建成后，其結(jié)構(gòu)輕盈、造型美觀，必將為杭州塘兩岸的產(chǎn)業(yè)配合、交通聯(lián)系帶來更多的聯(lián)系和進(jìn)一步優(yōu)化投資環(huán)境，進(jìn)一步集聚園區(qū)人氣。成為嘉興市一道美麗的風(fēng)景。