復雜結構景觀橋梁項目管理實例分析*

上海申迪項目管理有限公司 上海 201205

1 工程概況

上海國際旅游度假區景觀人行橋工程位于核心區湖泊公園內，為空間曲梁單邊懸索橋，目前該類型的景觀人行橋非常罕見，僅歐洲有少量案例。本項目選擇單側懸吊結構，受力復雜，采用主副橋聯合的結構形式并且總寬度達到9 m，為全球首例。項目參建單位經多次討論研究，最終確定采用落架施工成橋方案，本文以東橋為例進行詳細分析。

2 項目組織架構

在項目立項后，建設管理單位進行了詳細的項目策劃。根據本工程項目造型獨特、結構復雜、施工要求高的特點，建設管理單位在招標工作完成后立即確定了由施工單位、監理單位、設計單位、設計咨詢單位、勘察單位、施工控制單位、施工監測單位、其他咨詢單位等共同組成的項目建設團隊。施工總包單位同步確定了鋼結構和索纜加工配合單位。各單位之間的相互關系如圖1所示。

圖1 景觀橋項目組織架構示意

在整個項目建設推進過程中，打破了先出圖紙、后施工的常規流程，而是在設計單位完成項目初步設計后，由相關咨詢單位提供人致振動分析、地震時程分析、風洞數值分析等相關計算報告。在此基礎上繪制施工圖初稿，由設計咨詢單位對設計單位的計算書進行復算、對施工圖進行審核。進而以BIM技術為手段，由項目參建團隊共同開會研究、討論，并最終確定1套完整、科學、嚴謹、切合實際的BIM模型、施工圖紙和施工方案。從項目最終完成情況得知，本套項目推進思路在景觀橋項目建設中取得了巨大的收獲[1-2]。

3 項目推進關鍵點分析

3.1 空間索夾的定位標記及索夾抗滑移試驗

因本橋梁的懸索為空間曲線，懸索索夾的安裝定位既需要考慮其沿懸索長度方向的定位，還需根據吊索與垂直方向的角度確定其索夾安裝角度。據此，項目參建團隊與索纜供應商一起研究解決辦法，制作了如圖2所示的工裝。

圖2 索夾空間定位工裝

在索纜加工基地內，采用此工裝以類似極坐標定位的形式，在主纜上將每個索夾的位置確定后，標注旋轉角度，現場即按此標注進行索夾安裝。

為驗證索夾的抗滑移能力，將索樣品和實驗索夾安裝在6 000 kN試驗機上，對螺栓采用液壓扭力扳手施加預緊力，做好索夾處的滑移標記。安裝完成后，啟動拉力試驗設備，緩慢施加拉力。試驗分3級進行加載，每次加載數值為理論抗滑移力的33%，直至加載至抗滑移力，看索夾是否產生滑移，并記錄數據，最終加載至索夾與索體產生相對位移時試驗終止，并記錄最大滑移力數據。試驗結果證明，索夾抗滑移能力超過設計要求。

3.2 人致振動分析研究

人行橋的人致振動與結構的頻率有關，只有接近人行荷載步頻的結構模態才可能會被激起共振，所以需要分析橋梁結構的動力特性。經過建模分析，當人群密度為0.44人/m2時，豎向振動加速度最大值將達到0.81 m/s2；當人群密度增大至1.50人/m2時，人群共振荷載所產生的最大豎向振動加速度將達到3.49 m/s2。這2種情況下的加速度均超過了規范規定的振動加速度限值。因此，該橋在不利人行荷載作用下，可能會發生橋面振動過大，行人通行舒適性不佳的情況，故有必要采取相應的減振措施。

經項目團隊調研、討論后，確定了本橋梁需要安裝TMD（Tuned Mass Damper）調頻質量阻尼器。經過模擬分析可知，該橋安裝TMD減振系統之后，人行橋面最大豎向振動加速度由原來的3.49 m/s2減小到0.44 m/s2，減振效果十分明顯。

3.3 部分關鍵吊索研究

為保證橋梁的結構美觀，給人以輕巧的感覺，本橋主纜吊索直徑僅設計為38 mm，這就需要對關鍵吊索進行重點研究。相關單位經計算后，確認與索塔直接連接的吊索（8#索）及邊跨最末段的短吊索（15#索）為關鍵吊索，需要進行重點研究。

對于8#索，因其與索塔直接連接，故受力十分敏感。通過落架施工模擬分析得知，8#索在落架14 cm階段之前，索力無明顯變化；落架14～18 cm階段，索力開始增加，曲線較緩；從18 cm開始，索力會有一個明顯的激增，曲線斜率將會短時間內增加到一個很高的數值。針對此情況，項目團隊經研究，確定了稍微放松此索，保證安全為主的總體控制思路。

對于15#索，原設計為短索加索夾固定的連接方式。經過分析，由于此短吊索與橋臺錨固端距離較近，通過索夾與邊纜固定后，會產生橋臺錨固端前移的情形。橋臺錨固端受力將由此短吊索分擔，產生安全隱患。故項目團隊共同商定修改了原設計方案，采用類似“彎鉤”的形式處理此連接節點，根據邊纜曲線設計“彎鉤”內壁曲線，使之相匹配，讓“彎鉤”可以沿著邊纜產生相對滑動，有效地避免了此節點可能出現的受力過大的情況。此節點連接示意如圖3所示。

圖3 典型吊索節點與“彎鉤”處理節點對比

4 BIM技術在本項目中的應用

BIM技術在當前的建設項目中使用已經十分廣泛。景觀橋工程在項目管理中使用了基于BIM技術的項目管理平臺。項目管理人員登錄平臺后，可以隨時了解到施工進展，已施工的構配件信息，以及當前施工進展下的投資變化。采用BIM技術，極大地提高了項目建設方的管理水平，讓建設管理人員對項目可以做到實時掌控。

此外，由于本項目混凝土橋臺幾個表面為空間曲面構造，其中的鋼筋為空間三維曲線（圖4），常規CAD圖紙的平面圖形難以表達出鋼筋的具體位置。實際施工中，項目施工員和監理人員采用BIM模型進行現場施工放樣、鋼筋下料和監理旁站，妥善地解決了鋼筋施工的難題，保證了鋼筋施工質量[3-4]。

5 落架施工成橋中的管理措施

經過參建團隊各方多次理論分析及會議討論，結合安全性方面等考慮，最終排除了前期考慮的頂升方案等其他方案，確定采用落架方案。

項目參建團隊共同協商，形成了落架施工領導小組和工作小組共同協同工作的組織架構。領導小組由建設單位、設計單位、監理單位、施工單位和施工控制單位的領導或技術負責人參加，其中建設單位任組長。工作小組人員由施工控制單位、施工單位的測量和現場施工負責人、監理單位的現場代表、設計單位的設計代表等組成，其中施工控制單位的現場負責人任組長。施工控制小組定期開會，討論施工控制中存在的問題，并提出修正方案，如碰到重大施工技術問題，則提交施工控制領導小組討論。落架施工的工作程序如圖5所示。

圖4 橋臺鋼筋分布BIM模型

圖5 施工控制工作程序示意

根據橋梁的特點，項目參建團隊共同確定了落架施工具體實施步驟為：拼裝主、副橋→安裝背索、主纜→對稱安裝吊索（由索塔連接軸向兩側對稱安裝）→張拉至20%環索力→總落架8 cm→張拉至30%環索力→總落架14 cm→張拉至40%環索力→總落架18 cm→張拉至60%環索力→總落架22 cm→張拉至80%環索力→總落架25 cm→張拉至100%環索力→總落架26 cm→成橋。

工程確定以本橋線形控制為主，兼顧索力滿足要求的總體控制思路。在關鍵位置預裝施工監測設備，在落架關鍵階段進行線形和索力的同步測量。

為保證落架過程的安全及落架成果可以滿足最終使用要求，各方確定了落架應急預案，針對可能發生的各種突發狀況，制訂應對措施。可能發生的狀況如下。

1）施工過程中索塔位移過大；

2）施工過程中索體出現異常情況；

3）落架過程中箱梁端頭無法下落；

4）施工過程中千斤頂出現過大水平位移，造成傾斜或脫空；

5）環索張拉過程中法向索索夾定位位置發生偏移；

6）落架至設計量后千斤頂仍有較大支撐力；

7）法向索內力均勻性偏差過大；

8）結構初始狀態與設計差別過大，尤其是吊點位置偏差過大；

9）落架完成后吊索索力相差過大；

10）落架完成后箱梁縱橫坐標與設計相差過大；

11）落架完成后箱梁內外高差過大；

12）副橋標高未達到設計標準或平整度不符合要求。

在此基礎上，東橋順利進行了落架施工，經過成橋后實測數據分析及與理論值對比，可以得出以下結論。

1）橋面實測標高與理論標高高差在控制范圍內，箱梁無翻轉情況，滿足橋下通航要求；

2）除8#索外，其他吊索索力滿足3.00的安全系數要求；8#索索力接近2.50的安全系數要求，考慮需后期調索。

6 結語

通過對上海國際旅游度假區核心區景觀人行橋工程的建設項目管理實例，總結了以下經驗[5]。

1）復雜結構景觀橋梁的項目管理需要在完成招標程序后的第一時間內確定項目實施各參建單位，包括設計復核單位、咨詢單位、設備廠商等，打破常規先出圖、后施工的順序，以團隊的力量共同研究確定設計方案與實施方案，從而得到最優化的解決方法。

2）與常規項目不同，復雜結構景觀橋梁的任何一個節點的處理都可能影響到項目實施的成敗。參建單位需要進行前期分析研究，得出項目實施關鍵點、難點，并共同商議研究合理的解決方案。

3）BIM技術在項目管理中應用十分廣泛，合理地使用BIM技術，將會極大地提高項目管理的水平，并解決實際施工中用圖紙表達不便的難題。

4）項目實施的重點施工步驟中需要做好組織管理、程序控制及應急預案完善。