洛陽瀛洲大橋施工技術(shù)

□文/馬朝信 李家培

□李家培/天津市路馳建設(shè)工程監(jiān)理有限公司。

洛陽瀛洲大橋施工技術(shù)

□文/馬朝信 李家培

文章簡要介紹了大橋施工的基本概況。大橋全長1160m，兩側(cè)引橋?yàn)殇摻罨炷吝B續(xù)箱梁。主橋兩側(cè)邊跨設(shè)計(jì)形式為鋼筋混凝土對稱連續(xù)拱橋，采用少支撐加連續(xù)滿堂紅支架分段現(xiàn)場澆注混凝土施工。主橋中跨設(shè)計(jì)為中承式系桿無推力拱橋。主縱梁、橫梁、主副拱肋、吊桿、系索等鋼結(jié)構(gòu)采用工廠預(yù)制，現(xiàn)場支架法進(jìn)行拼裝。繼而完成鋼管混凝土澆注及通過剪力釘、現(xiàn)場澆注混凝土將預(yù)制混凝土單元橋面板連接為整體橋面，最后完成橋面改性瀝青混凝土鋪裝。

鋼管混凝土拱橋；中承式系桿拱；鋼箱梁；系桿；主跨；邊跨；連拱

洛陽市瀛洲大橋是以“月亮”為主題構(gòu)思的拱形結(jié)構(gòu)橋。主橋中跨是由3根鋼管構(gòu)成的空間組合的月亮拱，結(jié)構(gòu)造型在寧靜夜晚猶如浮于洛水之上的一輪彎月，給人以“月兒彎彎照九州”的畫古遙想。主橋邊跨采用8個(gè)小連拱造型，其倒影水面，似微風(fēng)拂過蕩起層層漣漪，與“月亮拱”交相輝映，即象征著洛陽“九朝古都”的文化底蘊(yùn)又彰顯大橋優(yōu)美、靚麗的時(shí)代風(fēng)情，主橋主跨仰望如大鵬展翅，側(cè)看如新月臨波，和主橋邊跨的連拱造型交相呼應(yīng)，形成水上升明月的藝術(shù)效果，同時(shí)也寓意著中原崛起，洛陽的經(jīng)濟(jì)文化向新的高度騰飛，蒸蒸日上。整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了橋梁技術(shù)與建筑藝術(shù)的完美結(jié)合。

工程概括

瀛州大橋橋長1160m，全橋結(jié)構(gòu)共分為3大部分，即由主橋中跨（中承式系桿拱橋）、主橋兩側(cè)邊跨（上承式連拱）和兩岸引橋（連續(xù)箱型梁結(jié)構(gòu)）組成。其中主橋橋長610m，引橋橋長550m，主橋是通過10m掛孔將主橋分成了主橋中跨和主橋邊跨2個(gè)部分。

2.5m（人行道）+11.5m（車行道及防護(hù)欄）+3.0m（中央凈寬）+11.5m（車行道及防護(hù)欄）+2.5m（人行道）=31.0m。

主橋中跨為中承式系桿拱橋。其中拱圈是通過橫撐、斜撐和3根鋼管組成的空間組合式拱圈，3根鋼管線形均為拋物線。吊桿為橋面中心豎直吊桿和兩側(cè)斜吊桿組成的三索面。主梁為混合梁結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)高強(qiáng)鋼絲系桿，以減小對基礎(chǔ)的水平力推力。

拱圈拱肋分為一根主拱肋和兩根副拱肋，主拱肋采用直徑1.5m的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。位于豎向平面內(nèi)，矢跨比約為1/3.5；副拱肋采用直徑1.2m的空鋼管結(jié)構(gòu)；由豎直平面向兩側(cè)旋轉(zhuǎn)22.05°得到，拱豎向平面內(nèi)矢跨比約為1/3.0；拱頂處中心線橫向距主拱肋拱頂中心線10.0m，豎向距離為5.7m。根據(jù)計(jì)算確定主拱肋鋼管壁厚為20mm，鋼管內(nèi)填充強(qiáng)度等級(jí)為C50微膨脹混凝土，副拱肋鋼管壁厚為22mm。鋼管內(nèi)部沿縱向每3.0m設(shè)一道環(huán)形橫隔板，拱腳處加密并沿圓弧間隔45°設(shè)一道縱向加勁肋，高度為150mm，以保證混凝土和鋼管的協(xié)同受力。

斜撐為工字鋼板，腹板高600～900mm，厚20mm，翼緣板寬300mm，厚10mm，橫撐采用外徑299mm，壁厚30mm的空心鋼管。

吊桿為主拱豎直吊桿和兩側(cè)副拱斜吊桿兩種。豎吊桿計(jì)13根，邊吊桿張拉值較大，采用PES（FD）7-151低應(yīng)力高強(qiáng)平行防腐鋼絲拉索（φ7mm，σb=1670MPa），當(dāng)中的吊桿力值比較均勻，采用PES（FD）7-109低應(yīng)力高強(qiáng)平行防腐鋼絲拉索，每束破斷張拉力9705kN，安全系數(shù)為3.0。吊桿錨具采用OVMLZM7-151（109）球餃型吊桿錨。兩側(cè)斜吊桿，單側(cè)9根，計(jì)18根，均采用PES7-37低應(yīng)力高強(qiáng)平行防腐鋼絲拉索，每束破斷張拉力2375kN，安全系數(shù)3.5。張拉端采用OVMLZM7-37球餃型吊桿錨，固定端采用7-37熱鑄錨，通過耳板、銷軸和拱肋連接。

主跨主梁為混合梁結(jié)構(gòu)，其中主橋主跨跨中79.48 m采用全封閉鋼-混凝土疊合梁結(jié)構(gòu)，橋面中心線處梁高2.2305m，混凝土橋面板厚0.25m，底板根據(jù)計(jì)算確定厚度12mm，邊腹板厚度25mm，中腹板厚度25mm。橋面板大部分為2400mm×6000mm的預(yù)制鋼筋混凝土構(gòu)件，厚25cm，通過現(xiàn)澆段和剪力釘與橫隔板和小縱梁組成的鋼構(gòu)架形成整體疊合截面。采用環(huán)氧噴涂鋼絞線成品索PES15TUI-37共計(jì)6束做為體外水平系桿索貫通主梁將拱系連，經(jīng)張拉系桿索消除拱結(jié)構(gòu)的推力。其余部分為混凝土箱形結(jié)構(gòu)，由于整個(gè)橋型為超靜定結(jié)構(gòu)，因此在兩種梁段之間設(shè)置了伸縮縫解決溫度內(nèi)力。

中跨主梁混凝土段和橋下的混凝土斜腿段為剛接，形成了強(qiáng)大的三角剛架，因此主梁混凝土段下沒有支座布置，三角鋼架兩端斜腿處分別設(shè)置盆式支座與簡支板梁、疊合梁相連接。

主跨主墩基礎(chǔ)采用26根直徑1.5m的鉆孔灌注樁，樁長55.0m，承臺(tái)寬度16.2m，長28.8m。高3.0m。為減小對水流的阻力，兩端做成梯形狀。

主拱圈是本跨板梁的重要承重結(jié)構(gòu)，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。主拱圈根據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算為變高度截面，拱腳處梁高1.5m，到拱頂處漸變到梁高1.0m，主拱圈采用箱型單幅寬9.0m的箱形截面，跨徑為50m，由于縱坡影響，矢高位11.6～12.6m，矢跨比約為L/4.31～L/3.97。拱軸線為二次拋物線。

頂?shù)装搴?60mm，腹板寬度為300～400mm，腹板間距2.90m，材料為強(qiáng)度等級(jí)為C50混凝土。腹拱是連續(xù)梁和主拱的重要構(gòu)件，腹拱采用單幅寬9.0m的箱形截面。跨徑為18m。梁為縱向等高粱續(xù)梁。連續(xù)梁的邊跨與中跨分別采用了盆式支座和板式支座。主橋邊跨橋墩基礎(chǔ)為8個(gè)。引橋部分共分為大橋北側(cè)三聯(lián)；南側(cè)三聯(lián)，以29m和36m為基本跨經(jīng)。引橋橋墩采用雙柱式II型結(jié)構(gòu)，考慮到上部結(jié)構(gòu)荷載噸位，設(shè)計(jì)中采用了盆式支座。

施工技術(shù)

下部結(jié)構(gòu)施工

下部結(jié)構(gòu)有28個(gè)墩臺(tái)，367根鉆孔灌注樁。由于洛河枯水期水深較淺，在河槽上先修筑施工臨時(shí)道路，采用土圍堰或土袋圍堰止水。但在洛河河道表層為卵石土層，應(yīng)做好防滲水措施，以保證灌注樁基礎(chǔ)及墩臺(tái)的施工順利進(jìn)行。完成主橋樁基礎(chǔ)施工同時(shí)完成陸地上樁基礎(chǔ)施工。繼而完成主墩承臺(tái)、墩臺(tái)施工，進(jìn)行鋼管樁插打工作，完成少支墩支架及架梁支架的搭設(shè)，鋪設(shè)礫沙石，澆注平整混凝土，搭設(shè)滿堂支架進(jìn)行支架預(yù)壓，同時(shí)組織在工廠制造鋼結(jié)構(gòu)。安排兩岸用滿堂紅支架法進(jìn)行引橋施工直至完成施工。

主橋邊跨連拱施工

利用洛河旱季河水淺或干枯特點(diǎn)，結(jié)合河道內(nèi)地形平坦和汛期河道的泄洪能力，連拱與主梁施工時(shí)，采用少支撐加滿堂紅支架的施工方法架設(shè)上部結(jié)構(gòu)，其中少支撐采用在河中間隔20～30m插打鋼管樁，然后再鋼管樁上搭設(shè)工字鋼梁或萬能桿件。連拱可采用滿堂紅支架現(xiàn)澆施工方法，縱向分三段澆注邊跨連拱主拱圈，主拱圈橫橋向一次澆注，澆注邊跨主拱圈至合龍段后，做合龍段施工準(zhǔn)備，選擇在年平均氣溫且溫度相對平穩(wěn)的的時(shí)間進(jìn)行合龍段施工，施工應(yīng)對稱進(jìn)行。邊跨主拱圈脫架后，僅保留少量少支墩支架搭設(shè)中間腹拱支架，立模澆注中間腹拱圈。最后腹拱圈脫架，搭設(shè)縱梁支架現(xiàn)澆三角剛架混凝土梁、10cm段簡支板。邊拱澆注施工期間，主跨鋼梁的吊裝應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。

主橋中跨鋼箱梁及鋼管混凝土拱施工

結(jié)合運(yùn)輸、加工制造條件和現(xiàn)場吊裝能力以及設(shè)計(jì)要求，將長79.48m，寬35.6m的鋼梁劃分為2個(gè)6.74m牛腿段和11個(gè)6.0m標(biāo)準(zhǔn)段的13個(gè)單元段；將鋼管拱每一拱軸分為9個(gè)單元段，在工廠進(jìn)行加工預(yù)制鋼梁運(yùn)至現(xiàn)場后吊放鋼箱梁單元在支架上；在支架上采用萬能桿件組裝的龍門吊機(jī)安裝預(yù)制鋼箱梁；將鋼箱梁單元段拼裝就位后進(jìn)行預(yù)制段的現(xiàn)場組合焊接。并將事先預(yù)制好的橋面板鋼筋混凝土預(yù)制塊進(jìn)行安裝并通過剪力釘結(jié)合成疊合梁體澆注現(xiàn)澆段混凝土；在橋面達(dá)到混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度后對橋面板適當(dāng)處理，在橋面板上搭設(shè)鋼拱肋拼裝支架；運(yùn)送鋼拱肋單元段至施工現(xiàn)場；安裝鋼管拱。首先架設(shè)鋼拱肋單元段至支架上；鋼拱肋進(jìn)行合龍；將鋼拱肋焊接成整體與拱座焊接成整體；完成主跨第一次體外系桿索張拉；主拱肋鋼管內(nèi)灌注強(qiáng)度等級(jí)為C50微膨脹混凝土。

主吊桿及斜吊桿安裝施工

第一次張拉主吊桿及斜吊桿至設(shè)計(jì)張拉力的一半；第二次張拉主吊桿及斜吊桿至設(shè)計(jì)張拉力；拆除連拱主拱圈臨時(shí)支架；主跨的體外系桿索和連拱的體外索在此間按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行張拉到設(shè)計(jì)值。主跨體外系桿索和邊跨連拱的體外索在此間按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行張拉到設(shè)計(jì)值。澆注10m段掛梁；拆除主跨拱肋支架和主梁支架；拆除鋼管樁。

結(jié)語

瀛洲大橋建筑結(jié)構(gòu)新穎，造型獨(dú)特，工程施工科學(xué)技術(shù)含量高。在工程施工中對工程每一步序、每一階段都進(jìn)行了施工過程的監(jiān)測，用科學(xué)的監(jiān)測數(shù)據(jù)指導(dǎo)、控制下一步序、下一階段的施工過程，使瀛洲大橋全橋建設(shè)的所有過程都在嚴(yán)格確保安全施工，確保實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想的監(jiān)控中進(jìn)行施工。同時(shí)為了今后大橋安全運(yùn)營瀛洲大橋在施工過程中安裝了橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)。

U445

C

1008-3197（2010）06-62-03

2010-11-05

馬朝信/男，1966年出生，高級(jí)工程師，洛陽市建設(shè)委員會(huì)，從事工程技術(shù)管理工作。

□李家培/天津市路馳建設(shè)工程監(jiān)理有限公司。