花園路多跨連拱橋設計與施工

李金國

[同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司，上海市 200092]

0引 言

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

盛澤鎮屬于蘇州市吳江區，地處長江三角洲和太湖地區的中心地帶，是中國重要的絲綢紡織品生產基地和產品集散地，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”。經過近40余年的發展，盛澤絲綢生產更是稱雄一方，種類繁多，精美絕倫。

橋梁位于紅梨湖景區核心區塊，正對規劃圓明景區，古盛澤八景“圓明曉鐘”、“白馬涌泉”等所在地，是盛澤古鎮復興重要組成，橋梁景觀要求較高，風格應與景區相協調。同時線路東側為臨湖居民區，工程施工及運營期間對周邊居民的影響也是需考慮的重要因素。

1 橋梁總體設計

根據本工程地理位置和景觀需求的特點，需要有針對性地選用合理的橋梁結構型式，以達到服務、景觀等各項性能要求。橋梁總體設計應重點考慮以下幾個方面：

1.1 滿足通航需求

根據業主提供的水務資料，規劃紅梨湖有游船通行需求，設計通航水位為2.0m，通航寬度不得小于15m，通航凈高不得小于3.5m，因此橋型應綜合考慮通航孔的設置，通航孔的跨徑和梁底標高應滿足通航要求。

1.2 與規劃紅梨湖圓明景區相協調

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

從規劃的歷史文化特色定位來看，橋梁結構宜采用較為古樸簡潔的橋型，同時應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的建筑風格、建筑尺度、空間尺度相匹配，橋梁外觀效果應與周邊景觀相協調，見圖1。

圖1 圓明景區規劃鳥瞰圖

1.3 平面線位

根據本工程特點，選定3個平面線位方案，對3個線位方案優劣分別論述如下。

1.3.1 沿東側駁岸線位

道路平面總體線位沿東側駁岸，此線位可以減少橋梁規模，以臨水路基方式溝通湖兩側地塊。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）新建道路路面標高應在2.65（高水位）+0.5=3.15m以上，而附近村落地坪標高約2m，現狀居民房距離較近（最近房屋約4.3m），對其視線影響較大；（3）更為棘手的是，沿線現狀湖底標高-2.75～0.5m，路基最大填方近6m，高填土對現狀房屋的安全帶來較大挑戰。

1.3.2 直線溝通兩側接線道路

此線位方案距離最短，可以減小橋梁工程規模，但是線型過于生硬，同時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，橋梁邊線距現狀駁岸63～94m，綜合了水深、與居民區距離、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，與規劃的紅梨湖圓明景區相得益彰，見圖3～圖5。

圖3 鳥瞰效果圖

圖5 成橋立面實景圖

橋梁平面位于半徑1000m的圓曲線上，結合多跨連拱方案更顯結構韻律感，橋梁跨徑自兩邊向中間按一定比例逐漸增大，以保證拱橋結構高度與跨徑比例的協調。

圖4 成橋鳥瞰實景圖

采用帶實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，同時能顯著減輕結構自重，橋梁拱肩的腹拱內設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計，體現盛澤當地絲綢歷史文化特色。主拱、腹拱、側墻、拱座側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規劃交相輝映，也能遮擋景區對岸較差的建筑界面。

3 結構設計

3.1 總體布置

結構體系：現澆鋼筋混凝土連續板拱橋。

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：標高m，其它cm，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（非機動車道）+0.5m（機非分隔欄）+14.5m（機動車道）+0.5m（機非分隔欄）+2.5m（非機動車道）+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跨設置一個止推墩，基礎采用Φ1.2m鉆孔灌注樁，摩擦樁設計，持力層為粉質粘土層。

3.2 結構計算

結構計算時考慮“連拱計算”，即多孔拱橋在荷載作用下，各拱座結點會產生水平位移和轉角，計算時考慮拱座結點變位的影響。按連拱計算時，主拱、基礎內力的大小與其剛度比有直接關系，上、下部結構剛度的計算精度，將直接影響到主拱、基礎內力的計算精度。如果橋墩剛度的計算值偏大，據此得到的橋墩內力偏大，而拱圈的內力則隨之減小，其結果是基礎的設計偏于保守，而主拱圈的設計卻偏于不安全，反之亦然。一般而言，基礎相對拱圈愈細柔，拱、墩結點的水平位移愈大，連拱的影響愈顯著；反之，基礎相對拱圈愈剛勁，結點的水平位移愈小，連拱的影響愈小[1]。

結構計算采用有限元分析軟件，建立主拱結構平面桿系離散計算模型。基礎采用一般彈性支承，考慮樁土相互作用。模型建立時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、混凝土強度達到要求后即落架，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合作用，同時腹拱圈對主拱圈剛度較小、構造上腹拱采取鉸接，因此不計聯合作用[2]。計算結果表明，各項指標均滿足規范要求[3-4]。

4 橋梁施工方案

本橋主要施工步驟如下：

（1）圍堰施工，基礎處理并進行預壓；

（2）樁基、承臺、拱座、橋臺、阻滑板等施工；

（3）搭設主拱支架（滿布式拱架或拱式拱架），支架超載預壓；

（4）由拱腳向拱頂對稱澆筑主拱拱圈（預留50cm后澆帶）；

（5）待主拱拱圈混凝土強度達到85%以上，澆筑腹拱墻式墩，同時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，于圍堰內支架現澆主拱。根據地質資料及實測結果，湖底工程性能差的淤泥質粘土、淤泥層厚度達較厚，采用常規的滿布式拱架法施工，基礎處理費用過大、支架預壓工作量大、基礎處理受降雨影響較大等，施工過程中及時調整支架方案，采用拱式拱架法，大幅減少了支架、基礎處理工作量，見圖8、圖9。

圖8 滿堂支架施工

圖9 拱架施工

5 結語

本文介紹了花園路多跨連拱橋方案選型、總體設計及主要施工問題。

（1）結合盛澤歷史及規劃紅梨湖圓明景區進行方案設計，選擇的橋型方案體現當地文化特色，同時多方面考慮道路平面線位，與橋型方案相得益彰。

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

目前橋梁已經建成通車，成為當地各片區重要服務型道路和地標性景觀大橋。