花園路多跨連拱橋設(shè)計(jì)與施工

李金國

[同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092]

0引 言

花園路位于蘇州吳江區(qū)盛澤鎮(zhèn)，呈南北走向，穿越盛澤老城區(qū)，沿線景觀資源豐富，是城區(qū)內(nèi)部一條以服務(wù)地塊和景觀功能為主的城市次干路。

盛澤鎮(zhèn)屬于蘇州市吳江區(qū)，地處長江三角洲和太湖地區(qū)的中心地帶，是中國重要的絲綢紡織品生產(chǎn)基地和產(chǎn)品集散地，以“日出萬匹、衣被天下”聞名于世，有“綢都”的美稱。

盛澤絲綢已有3000余年歷史，曾與杭州、蘇州、湖州齊名為中國的“四大綢都”。經(jīng)過近40余年的發(fā)展，盛澤絲綢生產(chǎn)更是稱雄一方，種類繁多，精美絕倫。

橋梁位于紅梨湖景區(qū)核心區(qū)塊，正對規(guī)劃圓明景區(qū)，古盛澤八景“圓明曉鐘”、“白馬涌泉”等所在地，是盛澤古鎮(zhèn)復(fù)興重要組成，橋梁景觀要求較高，風(fēng)格應(yīng)與景區(qū)相協(xié)調(diào)。同時(shí)線路東側(cè)為臨湖居民區(qū)，工程施工及運(yùn)營期間對周邊居民的影響也是需考慮的重要因素。

1 橋梁總體設(shè)計(jì)

根據(jù)本工程地理位置和景觀需求的特點(diǎn)，需要有針對性地選用合理的橋梁結(jié)構(gòu)型式，以達(dá)到服務(wù)、景觀等各項(xiàng)性能要求。橋梁總體設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面：

1.1 滿足通航需求

根據(jù)業(yè)主提供的水務(wù)資料，規(guī)劃紅梨湖有游船通行需求，設(shè)計(jì)通航水位為2.0m，通航寬度不得小于15m，通航凈高不得小于3.5m，因此橋型應(yīng)綜合考慮通航孔的設(shè)置，通航孔的跨徑和梁底標(biāo)高應(yīng)滿足通航要求。

1.2 與規(guī)劃紅梨湖圓明景區(qū)相協(xié)調(diào)

本工程橋梁位于規(guī)劃紅梨湖圓明景區(qū)，橋位向西約150m即為規(guī)劃圓明景區(qū)，與本工程橋梁隔湖相望，景區(qū)定位為歷史悠久的江南水鄉(xiāng)古鎮(zhèn)，體現(xiàn)盛澤鎮(zhèn)作為中國著名四大綢都之一的文化特色。

從規(guī)劃的歷史文化特色定位來看，橋梁結(jié)構(gòu)宜采用較為古樸簡潔的橋型，同時(shí)應(yīng)避免采用有橋上建筑的橋型，盡量降低橋梁高度，從而與紅梨湖圓明景區(qū)的建筑風(fēng)格、建筑尺度、空間尺度相匹配，橋梁外觀效果應(yīng)與周邊景觀相協(xié)調(diào)，見圖1。

圖1 圓明景區(qū)規(guī)劃鳥瞰圖

1.3 平面線位

根據(jù)本工程特點(diǎn)，選定3個(gè)平面線位方案，對3個(gè)線位方案優(yōu)劣分別論述如下。

1.3.1 沿東側(cè)駁岸線位

道路平面總體線位沿東側(cè)駁岸，此線位可以減少橋梁規(guī)模，以臨水路基方式溝通湖兩側(cè)地塊。此平面線位存在以下問題：（1）距居民房屋過近，施工期間文明施工尤為重要，施工期間擾民問題無法解決；（2）新建道路路面標(biāo)高應(yīng)在2.65（高水位）+0.5=3.15m以上，而附近村落地坪標(biāo)高約2m，現(xiàn)狀居民房距離較近（最近房屋約4.3m），對其視線影響較大；（3）更為棘手的是，沿線現(xiàn)狀湖底標(biāo)高-2.75～0.5m，路基最大填方近6m，高填土對現(xiàn)狀房屋的安全帶來較大挑戰(zhàn)。

1.3.2 直線溝通兩側(cè)接線道路

此線位方案距離最短，可以減小橋梁工程規(guī)模，但是線型過于生硬，同時(shí)線路往湖中心方向偏移，水深過大，不利于工程施工。

1.3.3 平面位于圓曲線上

此線位方案平面采用R=1000m圓曲線，橋梁邊線距現(xiàn)狀駁岸63～94m，綜合了水深、與居民區(qū)距離、線型的圓順性及與橋型方案的匹配等，見圖2。

圖2 平面線型方案

1.4 橋型方案

綜合以上三個(gè)方面，最終選用十七連拱跨越紅梨湖，另外增加五孔跨越新開河，形成二十二連拱同時(shí)跨越新開河與紅梨湖。本方案多跨連拱橋，橋型古樸典雅，與規(guī)劃的紅梨湖圓明景區(qū)相得益彰，見圖3～圖5。

圖3 鳥瞰效果圖

圖5 成橋立面實(shí)景圖

橋梁平面位于半徑1000m的圓曲線上，結(jié)合多跨連拱方案更顯結(jié)構(gòu)韻律感，橋梁跨徑自兩邊向中間按一定比例逐漸增大，以保證拱橋結(jié)構(gòu)高度與跨徑比例的協(xié)調(diào)。

圖4 成橋鳥瞰實(shí)景圖

采用帶實(shí)腹段的空腹式拱上建筑，使橋梁顯得更加通透，避免因大體積混凝土面形成壓迫感，同時(shí)能顯著減輕結(jié)構(gòu)自重，橋梁拱肩的腹拱內(nèi)設(shè)置透光混凝土景觀雕塑，承臺外露部分采用仿蠶蛹的橢圓弧線設(shè)計(jì)，體現(xiàn)盛澤當(dāng)?shù)亟z綢歷史文化特色。主拱、腹拱、側(cè)墻、拱座側(cè)面全部采用石材裝飾，其它外露面均采用仿石噴砂。良好的橋梁景觀立面外形既能與景區(qū)規(guī)劃交相輝映，也能遮擋景區(qū)對岸較差的建筑界面。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 總體布置

結(jié)構(gòu)體系：現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)板拱橋。

跨徑布置：（5×15）+（15+16+18+20+22+24+26+28+31+28+26+24+22+20+18+16+15）m，見圖6。

圖6 立面布置圖（單位：標(biāo)高m，其它c(diǎn)m，僅示部分孔跨）

平面線型：位于R=1000m的圓曲線上。

斜交角度：與道路中心線正交。

斷面布置：0.3m（欄桿）+3.0m（人行道）+2.5m（非機(jī)動車道）+0.5m（機(jī)非分隔欄）+14.5m（機(jī)動車道）+0.5m（機(jī)非分隔欄）+2.5m（非機(jī)動車道）+3.0m（人行道）+0.3m（欄桿）=27.1m，見圖7。

圖7 斷面布置圖（單位：cm）

本方案為22跨鋼筋混凝土連續(xù)板拱橋，主拱總寬度為27.1m，拱軸線采用圓弧線，主拱厚度0.5～0.8m。

每3～4跨設(shè)置一個(gè)止推墩，基礎(chǔ)采用Φ1.2m鉆孔灌注樁，摩擦樁設(shè)計(jì)，持力層為粉質(zhì)粘土層。

3.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算

結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)考慮“連拱計(jì)算”，即多孔拱橋在荷載作用下，各拱座結(jié)點(diǎn)會產(chǎn)生水平位移和轉(zhuǎn)角，計(jì)算時(shí)考慮拱座結(jié)點(diǎn)變位的影響。按連拱計(jì)算時(shí)，主拱、基礎(chǔ)內(nèi)力的大小與其剛度比有直接關(guān)系，上、下部結(jié)構(gòu)剛度的計(jì)算精度，將直接影響到主拱、基礎(chǔ)內(nèi)力的計(jì)算精度。如果橋墩剛度的計(jì)算值偏大，據(jù)此得到的橋墩內(nèi)力偏大，而拱圈的內(nèi)力則隨之減小，其結(jié)果是基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)偏于保守，而主拱圈的設(shè)計(jì)卻偏于不安全，反之亦然。一般而言，基礎(chǔ)相對拱圈愈細(xì)柔，拱、墩結(jié)點(diǎn)的水平位移愈大，連拱的影響愈顯著；反之，基礎(chǔ)相對拱圈愈剛勁，結(jié)點(diǎn)的水平位移愈小，連拱的影響愈小[1]。

結(jié)構(gòu)計(jì)算采用有限元分析軟件，建立主拱結(jié)構(gòu)平面桿系離散計(jì)算模型?；A(chǔ)采用一般彈性支承，考慮樁土相互作用。模型建立時(shí)為方便二期恒載及活載的加載，在橋面位置建立縱向虛梁，并將其自重及縱向抗彎剛度修正為零，橋面虛梁通過豎向虛立柱與主拱一一對應(yīng)連接，虛立柱采用桁架單元，自重也修正為零。

本工程采用支架施工，主拱合龍、混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后即落架，然后再施工拱上建筑，主拱與拱上建筑的自重及材料收縮影響的大部分作用由主拱單獨(dú)承受，只有后加恒載、活載及溫度變化等影響才存在拱上建筑與拱的聯(lián)合作用，同時(shí)腹拱圈對主拱圈剛度較小、構(gòu)造上腹拱采取鉸接，因此不計(jì)聯(lián)合作用[2]。計(jì)算結(jié)果表明，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求[3-4]。

4 橋梁施工方案

本橋主要施工步驟如下：

（1）圍堰施工，基礎(chǔ)處理并進(jìn)行預(yù)壓；

（2）樁基、承臺、拱座、橋臺、阻滑板等施工；

（3）搭設(shè)主拱支架（滿布式拱架或拱式拱架），支架超載預(yù)壓；

（4）由拱腳向拱頂對稱澆筑主拱拱圈（預(yù)留50cm后澆帶）；

（5）待主拱拱圈混凝土強(qiáng)度達(dá)到85%以上，澆筑腹拱墻式墩，同時(shí)從主拱中間向兩邊對稱緩慢卸落支架；

（6）施工拱上建筑；

（7）橋面系施工，外墻裝飾；

（8）成橋通車[5]。

橋梁施工采用圍堰施工，于圍堰內(nèi)支架現(xiàn)澆主拱。根據(jù)地質(zhì)資料及實(shí)測結(jié)果，湖底工程性能差的淤泥質(zhì)粘土、淤泥層厚度達(dá)較厚，采用常規(guī)的滿布式拱架法施工，基礎(chǔ)處理費(fèi)用過大、支架預(yù)壓工作量大、基礎(chǔ)處理受降雨影響較大等，施工過程中及時(shí)調(diào)整支架方案，采用拱式拱架法，大幅減少了支架、基礎(chǔ)處理工作量，見圖8、圖9。

圖8 滿堂支架施工

圖9 拱架施工

5 結(jié)語

本文介紹了花園路多跨連拱橋方案選型、總體設(shè)計(jì)及主要施工問題。

（1）結(jié)合盛澤歷史及規(guī)劃紅梨湖圓明景區(qū)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，選擇的橋型方案體現(xiàn)當(dāng)?shù)匚幕厣瑫r(shí)多方面考慮道路平面線位，與橋型方案相得益彰。

（2）本方案施工措施費(fèi)用較大，為盡量減少支架基礎(chǔ)處理工作量、降低工程費(fèi)用等，及時(shí)調(diào)整支架方案，采用拱式拱架法，取得不錯(cuò)工程效益。

目前橋梁已經(jīng)建成通車，成為當(dāng)?shù)馗髌瑓^(qū)重要服務(wù)型道路和地標(biāo)性景觀大橋。