嘉興萬國路跨杭州塘橋先拱后梁法施工方案設計和技術要點

張劍

中鐵十局第五工程有限公司 江蘇蘇州 215000

1 工程背景

經開區萬國路是嘉興市西部地區南北向的重要主干快速路之一，是嘉興先進制造業基地與秀洲工業園區之間的交通主動脈，串聯了嘉興現代物流園、嘉興先進制造業功能區、以及浙江中德（嘉興）產業合作園等嘉興幾個產業大平臺。為解決和改善周邊的出行條件，將秀洲區與經開區連通起來，新建了萬國路跨杭州塘大橋，萬國路大橋跨越京杭運河支流杭州塘，屬于Ⅲ級航道，河道通航要求較高。

按照航運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構形式設計產生了影響。設計單位提出了各種橋梁方案，經過方案階段的專家論證、經濟比較、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構，而該拱橋結構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為例，對于本次施工中所應有的施工工藝以及相關技術進行了介紹。

2 結構設計簡介

萬國路設計路中線直線上跨杭州塘橋。該橋長463.1mm，主橋跨度99.1m，本次橋梁工程項目其結構采用的是下承式系桿拱橋，而銀橋則采用的是現澆預應力連續梁，橋跨330m+330m+99.1m+（27+40+27）m+330m=463.1m。

拱橋立面圖見圖1。

圖1

結構設計參數如下。

（1）全橋共設兩榀鋼拱，鋼拱之間無風撐，拱肋截面為導圓角矩形截面，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，橫橋向分兩片獨立布置，間距26.5m。立面采用兩個矢跨比不同的主副拱拱頂疊合的形式，副拱計算跨徑97m，計算矢高為21.558m，矢跨比1/3.714，主拱計算跨徑長度為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片標準系梁，1片合攏段系梁，截面為箱型截面，標準段系梁長度9m，上寬11.6m，高2.5m，合攏段系梁長度4m，寬度11.6m，系梁節段間采用混凝土現澆，通長預應力鋼束連接為整體。端梁為現澆預應力混凝土箱形結構，中間梁為t形預應力混凝土。

（3）每根拱肋配備13根工廠制造的吊桿，吊桿間距為5米。錨固系統為冷鑄錨桿，梁上節點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、承臺還有橋墩這幾部分組成。V型橋墩為鋼筋混凝土結構，橫橋向鏤空處理的類三角形實體墩，縱橋向頂長10.6m，底長5.2m，橫橋向寬4.9m，墩頂厚1.2m，承臺厚2.8m，基樁采用鉆孔灌注樁，直徑1.5m。

3 施工方法特點及過程

3.1 施工特點

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。在此次工程項目的施工建設中所采用的各種施工方法所具有的特點主要有：

（1）施工期間，僅間歇性封閉航道，次數少，時間短，對航道影響小。

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

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

水利水電基礎工程與地基處理技術的現狀分析和發展研究………………………………………………………… 魏崧（1-46）

（4）為了保證連續框架梁的完整性，采用濕式混凝土節點連接縱橫梁網架體系，并施加預應力。

3.2 施工過程

施工共劃分為7個主要階段。

（1）主要施工橋梁樁基、承臺、柱等;現場預制系梁，工廠加工鋼箱拱。設置全支架、預壓支架、現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。

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

（4）在混凝土達到設計強度后，對梁進行預應力張拉，并在梁間澆筑橋面板。

（5）該橋施工引橋現澆連續梁，施工橋面系統，鋪設瀝青，將拱腳較多的腳手架拆除掉。

依據相關規范，制定確保工程項目質量的措施，為正常施工護航，在此不再重復。

3.3 施工過程計算

根據施工過程，利用midas土木2012軟件建立了空間桿系統的有限元模型(見圖2)。分析了整個過程中結構的應力狀態。主要的計算結果如圖3-圖5所示。

通過相關理論計算，結果顯示結構安全性較高，且相關施工技術也較為合理。

圖2 結構幾何模型

圖3 施工階段拱肋應力包絡圖

圖4 a 施工階段橫梁頂部應力云圖（單位：MPa）

圖4 b 施工階段橫梁底部應力云圖（單位：MPa）

圖5 吊桿恒載應力包絡圖

4 施工監控方法

為了全面、優質、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構在恒載作用下的受力狀態接近設計預期值，按照有關規范進行橋梁全過程的施工監控[1]。

4.1 監控內容

在本次工程項目當中，對于橋梁相關應力的測量對象為主梁和拱肋。對于拱肋其應力的測量位置分別定為拱腳1/4、1/2、3/4跨，系梁的盈利測量位置為系梁端的1/4、1/2、3/4跨。采用頻譜法測量了該橋的懸索內力。而直線測量則分別為拱肋高程測量、軸線測量和系梁高程測量。在進行拱肋的拼裝過程中，需要進行對拱腳其位置的檢測。在拱肋升起之后，分別進行對以下幾個拱肋其線性進行監測，拱腳、l/4、l/2、3、l/4（l為跨度）。在拱肋上設有棱鏡作為測量點。測量點的布置如圖6所示。

圖6 觀測點布置圖

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

4.2 監控數據分析

比較了空間柵欄系統的有限元分析和監測數據的結果，它們之間的差別在可接受的范圍內[3]。

圖8 拱肋施工階段應力比較（MPa）

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

5 結語

在本次萬國路跨杭州塘大橋項目中，對于施工工藝方面的設計較為合理，通過現場實踐也證明就要一定的可行性，而且相關監測數據也證實結構應力能夠滿足相關規范要求[3]。

本橋建成后，其結構輕盈、造型美觀，必將為杭州塘兩岸的產業配合、交通聯系帶來更多的聯系和進一步優化投資環境，進一步集聚園區人氣。成為嘉興市一道美麗的風景。