大跨度斜跨式過街天橋施工技術

蔣劍波 王世紀 凌中梁 安 勇

中億豐建設集團股份有限公司 江蘇 蘇州 215011

隨著建筑理念和施工技術的不斷創新，人們更加追求公共建筑的大跨度、大空間，或后期對多棟建筑進行連通，使交通更便捷，但給施工帶來很多困難。為確保工程施工更簡單、高效，需探索出工程施工性價比更好的施工技術，從而不斷提升工程施工效益[1-5]。

1 工程概況

本工程位于蘇州市吳中區吳郡路與天鵝蕩路交叉口，天橋斜跨天鵝蕩路與吳郡路這2條主要道路，建成后將成為連接2個地塊商業區的人行天橋。天橋總建筑面積約7 856.76 m2，地上3層，樓梯局部高度29.2 m。天橋主體為3層鋼桁架結構，層高約5 m，橋體總長度199.788 m，桁架最大跨度73.748 m。天橋桁架橫向間距為12.5 m，外側最大懸挑為5 m。天橋使用年限為50年，安全等級為二級，樓層面為鋼筋桁架樓承板＋混凝土組合樓面，外立面主要為鋁板、玻璃纖維增強混凝土（GRC）構件及玻璃幕墻。天橋鋼結構質量約3 900 t，所用鋼結構材料材質均為Q355B。天橋建筑效果圖如圖1所示。

圖1 建筑效果圖

2 工程重、難點

本工程為市政橋梁，位于吳中區太湖新城主要商業區，天橋斜跨2條主要道路，跨度大，單根構件幾何尺寸大，質量大，施工場地小，因此在施工中控制的重點有：

1）天橋斜跨2條主要道路，施工不允許同時全封閉道路，不能長時間影響旁邊商業區營業，施工期間交通疏導非常重要。

2）天橋跨度大，必須設置多個臨時支撐。

3）鋼桁架的卸載與監測難度大。

3 天橋施工整體部署

根據本工程特點，天橋施工分為3個階段：

1）封閉天橋中間和兩端核心筒區域，進行樁基、基礎和核心筒結構施工。

2）封閉天鵝蕩路段施工區域，進行天鵝蕩路區域結構及裝飾施工。

3）開通天鵝蕩路，封閉吳郡路段施工區域，進行吳郡路區段鋼結構及裝飾施工。

4 施工期間交通疏導

工程所處商業區，在周末和節假日經常出現人員、車輛擁堵，若加上施工交通受限，必然加劇車輛擁堵，故此，交通疏導顯得格外重要。

依據交警的意見和建議，結合現場施工具體要求，兼顧商業區營業需求，編制出具體的交通疏導方案。

4.1 施工第1階段交通疏導

天橋中間及兩端核心筒封閉，進行樁基、基礎和結構施工，商業區各出入口正常通行（圖2）。

圖2 施工第1階段交通疏導平面布置示意

4.2 施工第2階段交通疏導

天鵝蕩路段施工區域道路封閉，進行天鵝蕩路區域結構及裝飾施工，商業區南側2個出入口，只進不出，單向通行（圖3）。

圖3 施工第2階段交通疏導平面布置示意

4.3 施工第3階段交通疏導

開通天鵝蕩路段施工區域道路，封閉吳郡路段施工區域，進行吳郡路區域結構及裝飾施工。商業區東側2個出入口，局部通行受阻需繞行（圖4）。

圖4 施工第3階段交通疏導平面布置示意

施工期間還對1處公交線路和站點進行微調，在道路封閉期間，主要出入口還配置了專職交通協管員全天候管理現場。

5 天橋施工技術

根據本工程特點，組織專家進行施工方案論證，聽取專家建議，更好地指導施工。

5.1 臨時支撐設置

根據鋼構件加工運輸尺寸及質量，在桁架約20 m處設置拼裝臨時支撐架（圖5）。

圖5 鋼結構吊裝臨時支撐架平面布置示意

5.1.1 臨時支撐架設置

對照建設單位提供的地下管線圖，經現場人工挖掘，準確定位地下燃氣管道及自來水主管位置和走向，在保持必要的安全距離情況下，設置臨時支撐點。

臨時支撐架由三榀型鋼桁架片組成，頂部兩側設置φ300 mm支撐砂漏，中間位置放置100 t千斤頂，作為桁架拼裝標高微調之用。

5.1.2 臨時支撐架基礎

根據鋼桁架橋梁設計計算模型，模擬計算施工過程中各臨時支撐點的反力。

在道路路面上，臨時支撐架基礎受力經核查計算滿足受力要求。在天鵝蕩路和吳郡路段施工綠化帶區域，參考原有地基勘察報告，需對這部分區域老土進行換填，每30 cm分層進行夯實，表面再用混凝土硬化。換填之后，該區域地面承載力可達到三級公路地基120 kPa的地基承載力，滿足承載要求。

5.2 鋼桁架安裝分析

鋼桁架的吊裝，單體質量超出10 t的構件采用220 t汽車吊吊裝，其余構件用70 t和50 t汽車吊吊裝。鋼桁架散裝先安裝桁架下弦主梁、下斜腹梁，再安裝中弦主梁、上斜腹梁，最后安裝上弦主梁，桁架之間的橫梁隨下弦、中弦、上弦主梁同步安裝。

施工前使用Midas軟件對鋼桁架吊裝的每個工況進行分析。經分析，構件位移最大值為2.7 mm，符合規范要求；構件應力比最大值0.09，構件強度符合規范要求；鋼桁架吊裝各工況受力分析結果均符合規范要求。

5.3 鋼桁架卸載與監測

5.3.1 鋼桁架卸載

本工程采用2次分段卸載。第1次卸載是在跨天鵝蕩路段鋼桁架完成后進行，第2次卸載是在吳郡路段鋼桁架完成后進行。

鋼桁架所有構件安裝完成，高強螺栓終擰及焊縫焊接完成后，采用沙漏支座卸載，由于變形位移值很小，6個卸載點同時進行卸載操作，并觀測記錄卸載前后鋼桁架下撓數值。鋼桁架自重卸載后，通過測量結果可以發現，桁架撓度值均小于計算值，滿足規范要求。

5.3.2 應力應變監測

鋼結構關鍵構件的應力應變監測：在臨時支撐卸載、主體鋼結構施工完成、樓面板澆筑完成、上部荷載施工完畢及投入使用等階段，對關鍵構件的應力強度較大的位置進行監測，如大跨度桁架下弦鋼梁跨中位置的下翼緣及上弦鋼梁支座位置的上翼緣等部位。

在鋼桁架上共設21個應力監測點，28個位移監測點。應力值通過振弦應變計監測，位移值通過全站儀監測。天鵝蕩路段桁架第1次監測結果為支撐架拆除后的應力應變變化值，第2次監測結果為個別樓層區域澆筑混凝土，第3次監測結果為樓面屋面混凝土全部澆筑完成后的累計應力應變值，所有監測結果全部在設計允許范圍內。吳郡路段桁架第1次監測結果為支撐架拆除后的應力應變變化值，第2次監測結果為個別區域澆筑混凝土，第3次監測結果為樓面屋面混凝土全部澆筑完成后的累計應力應變值，所有監測結果全部在設計允許范圍內。

6 結語

做好施工前的交通疏導，合理設置臨時支撐架，應用有限元分析設計軟件對各種施工工況進行分析，以及對鋼桁架的卸載進行應力應變監測，是保障商業區大跨度斜跨式過街天橋工程順利實施的關鍵，也是最簡單、最有效、性價比最高的施工方案，為今后大跨度過街天橋項目的施工積累了經驗。

隨著我國建筑業的快速發展，人們對大跨度、大空間鋼結構的追求更加強烈，需要在施工中結合工程特點不停地探索、創新，運用新工藝、新方法，來滿足市場更高的需求。