某独塔单索面斜拉桥施工方案比选

王新宇

摘要：余姚市中山路主桥是一座部分矮塔斜拉桥，本文对中山路主桥几种切实可行的施工方法进行分析，通过受力性能、经济性能等几种指标的比较，为以后类似的部分斜拉桥的施工方案的比选提供一定的参考。

关键词：矮塔斜拉桥施工方案比选

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1 工程概况

本工程位于余姚市城区中部，南至四明东路，北至阳明东路，中山路主桥是连接江南片和江北片交通的一条主要交通通道。主桥为独塔单索面斜拉桥，跨径为76m+76m=152m。桥梁北侧主桥宽度为0.25m（栏杆）+4.0m（人、非混行道）+0.5m（防撞栏杆）+11.0m（机动车道）+3.50m（索区及绿化带）+11.0m（机动车道）+0.5m（防撞栏杆）+4.0m（人、非混行道）+0.25（栏杆）＝35.0m ；南侧主桥的人非混行道设置在辅道上，因此桥梁宽度为16.5m。

主桥汽车荷载等级为城市A级，设计行车速度40km/h，桥下净空≥4.5m，通航等级为四级，通航净空为55×7m。

图1 中山路主桥效果图

2 桥梁结构简介

主梁采用预应力混凝土箱梁，单箱五室斜腹板截面（图3）。箱梁宽度为26.3m。标准横隔板每6.0m布置一道，并与斜拉索索距对应。箱梁节段划分如下： 0号块节段长12.0m，其余节段长度为3.95m～6.0m，标准节段重量为377.0t。最良江侧人行道板搁置在箱梁外挑悬臂梁上，悬臂梁设置间距同箱梁横隔板，标准厚度为45cm，高度为35cm~100cm，采用预制拼装。

主塔采用钢壁结构，内灌补偿收缩混凝土。桥塔外轮廓采用椭圆形截面，承台以上塔高62.7m，桥面以上塔高51.6m。整个塔柱的外轮廓为椭圆锥形状，在锚固区范围的36.5m内，桥塔中心被挖空，由两个部分椭圆通过钢横撑连接。塔尖为空心钢结构，外形为椭圆锥，高7m，与桥塔主结构最上面的椭圆形钢板焊接。主塔柱钢结构在工厂预制，现场拼装，内部混凝土通过泵送灌注。

斜拉索采用单索面扇形布置，利用中央分隔带作为拉索锚固区，在每个锚固点处横桥向并排布置2根斜拉索，横向间距塔上为0.6m，梁上为1.0m。全桥斜拉索共9对，主梁上标准间距6.0m，最长索约153m，最短索约47.3m。

中墩采用花瓶式门式墩，塔墩基础由12根直径为1.8m钻孔桩组成群桩基础。

图2 中山路主桥立面图

图3 主梁横断面图

3 施工方案比选

现在桥梁施工技术发展迅速，悬臂施工与支架施工技术都已经非常成熟。在综合考虑当地地形、通航要求、工期等各种因素后，提出单悬臂施工法、双悬臂施工法和支架施工法等三种施工方案进行比选。

1．单悬臂施工方案

单悬臂施工法，在北侧（河上）1和2节段采用支架浇筑，从第三个节段开始使用挂篮悬臂浇筑施工；在南侧（岸上），由于桥梁还要跨越与河流向平行的地面道路，因此采用移动支架浇筑。

采用单悬臂法施工，可以不影响航道的通航，同时在岸上采用移动支架施工，施工难度较小，且易控制标高线形。

2.双悬臂施工方案

双悬臂施工法，是指主桥南北两侧主梁同时对称开始施工，在第1、2节段采用支架浇筑，从第三个节段开始使用挂篮悬臂浇筑施工。

采用双悬臂法施工，可以不影响航道的通航，同时南北两侧同时对称施工，使得成桥时，主梁受力对称，主塔以受压为主，基本不受弯。目前，双悬臂浇筑施工的技术已经非常成熟。

3.支架施工方案

支架施工法，是指主桥南北侧都使用支架浇筑。考虑到中山路主桥航道繁忙，不能堵塞航道，不能在河道上搭设满堂支架，在参考了贝雷梁的特性及其在工程中的应用后，决定在河里打入两排钢管桩，相隔35m，在岸边搭设碗扣式脚手架，上面架设贝雷梁，将3跨连续贝雷梁作为浇筑的支架，跨径为10m+35m+10m。贝雷梁两端与碗扣式脚手架连接，为防止跨中受力时，贝雷梁两端翘起，可以在碗扣式脚手架下端适当压重。贝雷梁架设完后，与水面距离5.38m，能满足施工期间的航道通航要求。而在南侧（岸上），由于桥梁还要跨越与河流向平行的地面道路，因此采用移动支架浇筑。

根据这三种施工方案的各自特点，进行简单的列表比较，见表1：

表1

3.1受力性能比较

通过施工阶段仿真计算分析，各种不同的施工方法下，本桥主梁成桥状态受力如图4~5所示。

图4 各施工方案主梁受力比较图

图5 各施工方案主梁受力最大值比较图

方案2和方案3主梁的主梁最大轴力值相差很小，基本相同，方案1的最大轴力值则比方案2和方案3的最大轴力值都要大。三个方案的最大轴力值都出现在塔梁固结处。

方案1主梁的弯矩南北两侧并不对称，南侧呈抛物线形在跨中的地方有最大正弯矩，北侧正弯矩从塔根位置向梁端逐渐减小，呈递减趋势；方案2和方案3的弯矩图形类似，两侧都是从塔根往梁端方向逐渐递减。三个方案的最大负弯矩值都出现在塔根处。方案1的最大正负弯矩绝对值相接近，而方案3的最大正负弯矩绝对值悬殊最大。

3.2经济性能比较

借鉴类似实际工程的施工经验，模拟出各方案施工进程。

图6 各施工方案施工工期比较图 图7 各施工方案碗扣式脚手架费用比较图

表2

由表2和表3可知，方案1使用工期较长，上部结构施工需要220天左右，方案2为180天左右，方案3由于支架的拆除和重新安装比挂篮的移动要慢，因此所需的时间比方案2多，大概为200天；方案1的施工费用是最为昂贵的，需要近60万元。方案2的费用居中，而方案3的施工费用是最为便宜的，只需要40.7万元即可。

5 结语

综合对三种施工方法的比较分析可知，三种施工方案均切实可行，但各有优缺点。单悬臂施工法不影响通航，但施工较难，工期最长，施工总费用较高；双悬臂施工法工期较短，不影响通航，但施工较难；支架施工法则施工难度小，施工费用低，但对通航略有影响。本文仅对本工程的独塔斜拉桥的几个可行的施工方法进行了的比较，为同类桥梁工程项目的施工方法的选择提供一定的参考。

参考文献

[1] 石雪飞 项海帆. 斜拉桥施工控制方法的分类分析. 同济大学学报(自然科学版).2001

[2] 建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范.JGJ 166-2008.中华人民共和国住房和城乡建设部.2008.