黃浦江松浦大橋大修工程設(shè)計(jì)

郭駿

（上海市路政局，上海市200023）

黃浦江松浦大橋大修工程設(shè)計(jì)

郭駿

（上海市路政局，上海市200023）

隨著交通需求量的不斷提升，大部分鉚接鋼橋因早期建造時(shí)標(biāo)準(zhǔn)較低，在服役過(guò)程中逐漸暴露出銹蝕、疲勞和開(kāi)裂等病害。為在現(xiàn)有交通資源基礎(chǔ)上，緩解橋梁交通壓力，以拓寬改造松浦大橋?yàn)榘咐ㄟ^(guò)對(duì)自然條件評(píng)估和結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀評(píng)定，依據(jù)主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提出大修方案設(shè)計(jì)。在充分利用原有結(jié)構(gòu)的條件下，顯著提高了橋梁的通行能力和結(jié)構(gòu)安全性。對(duì)今后的鉚接鋼橋進(jìn)行改造提供了參考。

橋梁大修；橋梁加固；鋼桁架橋；鉚接鋼橋

0 引言

20世紀(jì)后半葉，我國(guó)鋼產(chǎn)量有了長(zhǎng)足的增加，鋼橋在我國(guó)公路、鐵路建設(shè)中被大量采用，且大多為鉚接鋼橋。大部分鉚接鋼橋建造時(shí)標(biāo)準(zhǔn)較低，在服役過(guò)程中逐漸暴露出銹蝕、疲勞和開(kāi)裂等病害[1，2]。

位于上海市松江區(qū)車(chē)亭公路上跨越黃浦江的松浦大橋建成于1976年，原為公鐵兩用的鉚接鋼桁架橋。2012年，鐵路金山支線復(fù)線的建成使松浦大橋下層不需再承擔(dān)鐵路交通運(yùn)輸?shù)墓δ堋Ｍ瑫r(shí)，金山區(qū)和上海市中心城區(qū)以及其他區(qū)縣的往來(lái)溝通也日漸密切，導(dǎo)致松浦大橋過(guò)江交通壓力不斷增加，道路容量超飽和，交通擁堵時(shí)有發(fā)生。松浦大橋主橋鉚接鋼桁架橋和引橋經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)均存在諸多病害，亟需修復(fù)。

因此，為充分利用現(xiàn)有免費(fèi)過(guò)江交通資源，改善松浦大橋通行條件，提高大橋結(jié)構(gòu)安全性，需對(duì)現(xiàn)有松浦大橋進(jìn)行大修改建。

1 工程概況

上海黃浦江松浦大橋（見(jiàn)圖1）于1974年4月興建，1976年6月建成通車(chē)，是通往上海石油化工總廠金山支線上的一座公鐵兩用橋。鐵路在下層，公路在上層，公路為二車(chē)道，路面寬9 m，兩側(cè)各設(shè)1.5 m人行道，出正橋后公路分別向上游分岔。

圖1 松浦大橋主橋全貌

主橋下部為三墩兩臺(tái)，主橋江中三座橋墩為直徑1.25 m鋼管樁基礎(chǔ)。上部為兩聯(lián)96 m+112 m對(duì)稱布置的鉚接雙層連續(xù)鋼桁梁，全長(zhǎng)419.6 m。桁高12.8 m，中間支點(diǎn)及112 m跨端支點(diǎn)均設(shè)6 m高加勁弦，兩片主桁中距6.018 m，主桁節(jié)間為8 m。

公路引橋南北岸各22孔，共計(jì)44孔。上部結(jié)構(gòu)均為31.7 m公路預(yù)應(yīng)力鋼筋砼梁（預(yù)制T梁）。鐵路引橋北岸42孔，南岸38孔，共計(jì)80孔。墩跨均為32.7 m。上部建筑均為31.7 m鐵路預(yù)應(yīng)力鋼筋砼梁（預(yù)制T梁）。

松浦大橋主橋、引橋現(xiàn)狀橫斷面見(jiàn)圖2。

2 建設(shè)條件

2.1 自然條件

（1）地形地貌

擬建工程沿線地勢(shì)總體平坦，稍有起伏。沿線地面標(biāo)高一般在3.5～4.5 m，工程沿線屬湖沼平原I-2區(qū)地貌類型。

（2）氣候

松江區(qū)屬于亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和濕潤(rùn)，四季分明。

（3）水文地理

本工程位于上海市中心區(qū)北部，地面高程2.5～3.5 m。沿線地質(zhì)條件比較均勻，沿線場(chǎng)地標(biāo)高-74.64 m范圍內(nèi)土層由第四系全新統(tǒng)至上更新統(tǒng)沉積地層組成。

（4）航運(yùn)

松浦大橋沿線通航河道黃浦江為3級(jí)航道，通航凈高10 m，原設(shè)計(jì)最高通航水位為3.82 m（吳淞高程）。

圖2 松浦大橋現(xiàn)狀斷面（單位：m）

2.2 松浦大橋結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀評(píng)定

2014年，上海市路政局委托上海市公路工程質(zhì)量檢測(cè)中心，在大修工程實(shí)施之前對(duì)大橋進(jìn)行全面的檢測(cè)和評(píng)定[3]。

主橋主桁結(jié)構(gòu)整體銹蝕程度較輕，部分處于航道上方的下弦桿受到船只刮擦，翼緣存在局部變形。但發(fā)生變形、開(kāi)裂的構(gòu)件并非結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件，對(duì)結(jié)構(gòu)整體受力影響較小。主橋的鉚釘檢查無(wú)嚴(yán)重病害，部分鉚釘釘頭油漆層剝落，發(fā)生銹蝕。

公路T梁和鐵路T梁結(jié)構(gòu)的主要病害類型為：混凝土破損，局部露筋銹蝕，部分橫隔板有破損、露筋等病害。部分橋墩蓋梁和墩臺(tái)基礎(chǔ)存在露筋銹蝕等病害。這類病害目前基本不影響結(jié)構(gòu)的安全使用，但對(duì)橋梁耐久性具有一定影響。

3 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

參考《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》、《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》、《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》、《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范，選取主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下。

（1）道路等級(jí)：二級(jí)公路；

（2）設(shè)計(jì)速度：60 km/h；

（3）汽車(chē)荷載等級(jí)：公路－Ⅱ級(jí)；人群荷載：按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》取用；

（4）道路凈空：機(jī)動(dòng)車(chē)道≥5.0 m，非機(jī)動(dòng)車(chē)道、人行道≥2.5 m；

（5）抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)：基本烈度7度，地震動(dòng)峰值加速度為0.10 g，橋梁抗震設(shè)防類別為B類。

4 大修方案設(shè)計(jì)

4.1 道路工程

（1）方案概述

上層雙向6車(chē)道，通過(guò)橋梁拼寬，增加上層公路橋面積，改建后設(shè)置雙向6車(chē)道。下層橋梁作為慢行交通過(guò)江專用通道，其中原鐵路部分作為雙向非機(jī)動(dòng)車(chē)道，增加原下層鐵路橋兩側(cè)檢修道寬度至2.5 m，作為行人通道，同時(shí)在主橋兩岸設(shè)置人行梯道及電梯，滿足無(wú)障礙通行需求。松浦大橋大修后平面布置如圖3所示，主橋標(biāo)準(zhǔn)橫斷面如圖4所示，機(jī)動(dòng)車(chē)道引橋（即上層引橋）標(biāo)準(zhǔn)橫斷面如圖5所示，非機(jī)動(dòng)車(chē)道引橋（即下層引橋）橫斷面如圖6所示。

圖3 平面布置圖

圖4 標(biāo)準(zhǔn)橫斷面（主橋段）（單位：m）

圖5 標(biāo)準(zhǔn)橫斷面（機(jī)動(dòng)車(chē)道引橋段）（單位：m）

圖6 標(biāo)準(zhǔn)橫斷面（非機(jī)動(dòng)車(chē)道引橋段）（單位：m）

本方案中，機(jī)動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì)速度均為60 km/h。相關(guān)線形依照60 km/h進(jìn)行取值。

（2）大修后交通組織

a.主路機(jī)動(dòng)車(chē)：機(jī)動(dòng)車(chē)上下橋通過(guò)原松浦大橋上層改建后的雙向6車(chē)道實(shí)現(xiàn)。

b.輔路機(jī)動(dòng)車(chē)：松浦大橋引橋兩側(cè)輔路單向通行，橋下設(shè)置掉頭車(chē)道。

c.非機(jī)動(dòng)車(chē)：非機(jī)動(dòng)車(chē)上下橋利用原下層鐵路橋引橋（需調(diào)整原鐵路橋引橋縱坡）實(shí)現(xiàn)。并接入地方村道，通過(guò)地方村道接入大橋引橋段兩側(cè)輔路。非機(jī)動(dòng)車(chē)可于引橋下非機(jī)動(dòng)車(chē)專用掉頭車(chē)道轉(zhuǎn)向，也可于主路前方人行橫道處推行轉(zhuǎn)向。

d.行人：通過(guò)設(shè)置橋頭堡的人行梯道和電梯實(shí)現(xiàn)上下橋。

（3）方案特點(diǎn)a.機(jī)動(dòng)車(chē)主線設(shè)計(jì)速度均可以保持在60 km/h。b.慢行交通過(guò)江斷面中，行人與非機(jī)動(dòng)車(chē)道相互分離，互不干擾，通行寬度適宜。

c.無(wú)需進(jìn)行機(jī)動(dòng)車(chē)分離和合流交通組織。

d.改建后下層橋梁縱坡≤2.45%，非機(jī)動(dòng)車(chē)可通過(guò)騎行上下橋。

4.2 橋梁工程

（1）主橋大修

根據(jù)總體設(shè)計(jì)，主橋大修的主要工作有：

a.拓寬上層公路橋面。原上層橋面寬12 m，含雙向兩車(chē)道及兩側(cè)人行道。拓寬為雙向6車(chē)道，改造后寬度24.5 m。

b.將下層單線鐵路橋面改造成非機(jī)動(dòng)車(chē)道。

c.將下層橋面兩側(cè)原鐵路檢修道改造成寬人行道。

主橋大修改造后，上、下層橋面重量均有所增加，橋面恒載相比老橋增加較多。由于鐵路不再通行，活載總量比原先有所減小，但由于橋面加寬，偏載效應(yīng)影響較大。總之，在恒、活載作用下，主桁受力比老橋增加，需采取措施增強(qiáng)其承載能力。松浦大橋?yàn)殂T接鋼桁梁，對(duì)受力不滿足的桿件進(jìn)行加固，桿身截面可通過(guò)貼板或內(nèi)澆混凝土形成組合截面增大其承力面積，并通過(guò)設(shè)置填板和蓋板等對(duì)節(jié)點(diǎn)板進(jìn)行加強(qiáng)。

將原有的鑄鋼支座更換為拉索減隔震和球型鋼支座，使大修后抗震性能符合現(xiàn)行規(guī)范要求。江中3座橋墩承臺(tái)增設(shè)防撞套箱，增強(qiáng)其防船撞能力。

（2）引橋

上層引橋通過(guò)橋梁拼寬，增加上層公路橋面積，改建后設(shè)置雙向6車(chē)道，橋?qū)?4.5 m。上部結(jié)構(gòu)原橋面兩側(cè)人行道板拆除，保留全部5片T梁，兩側(cè)各增加3片T梁，新建T梁與老T梁采用濕接縫連接。下部結(jié)構(gòu)針對(duì)上部結(jié)構(gòu)的拓寬相應(yīng)調(diào)整。原橋下部結(jié)構(gòu)框架墩、承臺(tái)及樁基礎(chǔ)全部保留，在框架墩的兩側(cè)分別新建樁基礎(chǔ)、承臺(tái)、立柱及蓋梁。蓋梁與老橋蓋梁分離，承臺(tái)與老橋承臺(tái)采用濕接縫連接。更換老T梁原有的鋼支座，新、老T梁均采用高性能板式減隔震橡膠支座，使大修后抗震性能符合現(xiàn)行規(guī)范要求。

下層引橋原為鐵路橋，改建設(shè)計(jì)為非機(jī)動(dòng)車(chē)道，荷載大大減輕。雖然T梁經(jīng)檢測(cè)有較多病害，但對(duì)承載力基本沒(méi)有影響，經(jīng)修復(fù)后可用作非機(jī)動(dòng)車(chē)橋。為充分利用老橋，下層引橋的改建保留基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)T梁，對(duì)橋墩采用“頂升法”降低其高度，以便適應(yīng)下層非機(jī)動(dòng)車(chē)道的縱坡。

5 結(jié)語(yǔ)

本次松浦大橋大修工程在不改動(dòng)跨黃浦江主橋下部結(jié)構(gòu)的條件下，將原鋼桁架主橋下層鐵路橋改為行人及非機(jī)動(dòng)車(chē)道；將上層原雙向2車(chē)道公路橋改為雙向6車(chē)道規(guī)模，上層橋面寬度由原來(lái)的12 m加寬至24.5 m。在充分利用原有結(jié)構(gòu)的條件下，顯著提高了橋梁的通行能力和結(jié)構(gòu)安全性。大修改造后的松浦大橋?qū)?shí)現(xiàn)橋梁功能、耐久性能、景觀效果等各方面的綜合提升。

[1] 陳維珍.鋼桁架橋評(píng)定與加固[M].北京：科學(xué)出版社，2012．

[2] 蔡祖明，沈超，陳姍姍，等.現(xiàn)役大跨鋼桁架橋病害的原因和治理研究[J].科技視界，2013(35):20.

[3] 橋梁檢測(cè)報(bào)告：松浦大橋檢測(cè)[R].上海：上海公路工程質(zhì)量檢測(cè)中心，2014.

U445.7

B

1009-7716（2017）11-0095-03

2017-07-17

郭駿（1972-），男，上海人，工程師，從事市政工程管理工作。

10.16799/j.cnki.csdqyf h.2017.11.027