嘉兴万国路跨杭州塘桥先拱后梁法施工方案设计和技术要点

张剑

中铁十局第五工程有限公司 江苏苏州 215000

1 工程背景

经开区万国路是嘉兴市西部地区南北向的重要主干快速路之一，是嘉兴先进制造业基地与秀洲工业园区之间的交通主动脉，串联了嘉兴现代物流园、嘉兴先进制造业功能区、以及浙江中德（嘉兴）产业合作园等嘉兴几个产业大平台。为解决和改善周边的出行条件，将秀洲区与经开区连通起来，新建了万国路跨杭州塘大桥，万国路大桥跨越京杭运河支流杭州塘，属于Ⅲ级航道，河道通航要求较高。

按照航运部门所提出的一系列要求，在施工的过程中不可间断，一定要确保航空高度以及宽度能够满足需求，因此这也给桥梁的结构形式设计产生了影响。设计单位提出了各种桥梁方案，经过方案阶段的专家论证、经济比较、施工条件和施工方案其可行性，从而最后决定采用系杆拱桥结构，而该拱桥结构需要采用先拱后梁的施工方法，有着较高的难度。本文以万国公路大桥为例，对于本次施工中所应有的施工工艺以及相关技术进行了介绍。

2 结构设计简介

万国路设计路中线直线上跨杭州塘桥。该桥长463.1mm，主桥跨度99.1m，本次桥梁工程项目其结构采用的是下承式系杆拱桥，而银桥则采用的是现浇预应力连续梁，桥跨330m+330m+99.1m+（27+40+27）m+330m=463.1m。

拱桥立面图见图1。

图1

结构设计参数如下。

（1）全桥共设两榀钢拱，钢拱之间无风撑，拱肋截面为导圆角矩形截面，拱顶截面高230cm，宽160cm，主、副拱连接处主拱截面高496cm，双拱分开后主拱拱肋截面高230cm，副拱拱肋截面高160cm，横桥向分两片独立布置，间距26.5m。立面采用两个矢跨比不同的主副拱拱顶叠合的形式，副拱计算跨径97m，计算矢高为21.558m，矢跨比1/3.714，主拱计算跨径长度为78m，高度为21m，矢跨比1/3.714。

（2）主梁采用纵横梁格体系。加筋系梁，每榀钢拱下吊装7块系梁，6片标准系梁，1片合拢段系梁，截面为箱型截面，标准段系梁长度9m，上宽11.6m，高2.5m，合拢段系梁长度4m，宽度11.6m，系梁节段间采用混凝土现浇，通长预应力钢束连接为整体。端梁为现浇预应力混凝土箱形结构，中间梁为t形预应力混凝土。

（3）每根拱肋配备13根工厂制造的吊杆，吊杆间距为5米。锚固系统为冷铸锚杆，梁上节点为带钢套筒的冷铸锚杆，吊杆张拉端位于拱肋上。

（4）在桥体的下部为桩基、承台还有桥墩这几部分组成。V型桥墩为钢筋混凝土结构，横桥向镂空处理的类三角形实体墩，纵桥向顶长10.6m，底长5.2m，横桥向宽4.9m，墩顶厚1.2m，承台厚2.8m，基桩采用钻孔灌注桩，直径1.5m。

3 施工方法特点及过程

3.1 施工特点

该桥采用先拱后梁无支架的施工方法，能够有效减少由于施工给船舶通行所造成的影响。在此次工程项目的施工建设中所采用的各种施工方法所具有的特点主要有：

（1）施工期间，仅间歇性封闭航道，次数少，时间短，对航道影响小。

（2）本次所有的桥梁结构都是利用浮吊安装的方式进行安装，这样能够有效提升安装施工的效率。

（3）在进行安装的过程当中，设置了外索，通过借助拱脚设置了用于临时作用的水平索，从而起到平衡拱脚水平推力的作用，保证拱脚的正确位置。

水利水电基础工程与地基处理技术的现状分析和发展研究………………………………………………………… 魏崧（1-46）

（4）为了保证连续框架梁的完整性，采用湿式混凝土节点连接纵横梁网架体系，并施加预应力。

3.2 施工过程

施工共划分为7个主要阶段。

（1）主要施工桥梁桩基、承台、柱等;现场预制系梁，工厂加工钢箱拱。设置全支架、预压支架、现浇拱梁连接段和端横梁。

（2）钢箱拱和吊索采用浮吊安装，连接钢箱拱脚，安装临时水平锚索，将水平锚索张拉至1500kn。拱脚水平位移控制在20毫米以内。

（3）采用驳船将预制连接梁截面运至大桥。系梁预制段采用钢拱架和浮吊安装，使吊杆安装到位。水平拉索内力同步调整至7500kn，而需要将拱脚其水平方向的位移控制到20mm。

（4）在混凝土达到设计强度后，对梁进行预应力张拉，并在梁间浇筑桥面板。

（5）该桥施工引桥现浇连续梁，施工桥面系统，铺设沥青，将拱脚较多的脚手架拆除掉。

依据相关规范，制定确保工程项目质量的措施，为正常施工护航，在此不再重复。

3.3 施工过程计算

根据施工过程，利用midas土木2012软件建立了空间杆系统的有限元模型(见图2)。分析了整个过程中结构的应力状态。主要的计算结果如图3-图5所示。

通过相关理论计算，结果显示结构安全性较高，且相关施工技术也较为合理。

图2 结构几何模型

图3 施工阶段拱肋应力包络图

图4 a 施工阶段横梁顶部应力云图（单位：MPa）

图4 b 施工阶段横梁底部应力云图（单位：MPa）

图5 吊杆恒载应力包络图

4 施工监控方法

为了全面、优质、快速地完成万国路杭州塘桥主桥的施工，确保桥梁的形状和结构在恒载作用下的受力状态接近设计预期值，按照有关规范进行桥梁全过程的施工监控[1]。

4.1 监控内容

在本次工程项目当中，对于桥梁相关应力的测量对象为主梁和拱肋。对于拱肋其应力的测量位置分别定为拱脚1/4、1/2、3/4跨，系梁的盈利测量位置为系梁端的1/4、1/2、3/4跨。采用频谱法测量了该桥的悬索内力。而直线测量则分别为拱肋高程测量、轴线测量和系梁高程测量。在进行拱肋的拼装过程中，需要进行对拱脚其位置的检测。在拱肋升起之后，分别进行对以下几个拱肋其线性进行监测，拱脚、l/4、l/2、3、l/4（l为跨度）。在拱肋上设有棱镜作为测量点。测量点的布置如图6所示。

图6 观测点布置图

注：横坐标1为左拱脚，2为左四分点，3为拱顶，4为右四分点，5为右拱脚[2]。

4.2 监控数据分析

比较了空间栅栏系统的有限元分析和监测数据的结果，它们之间的差别在可接受的范围内[3]。

图8 拱肋施工阶段应力比较（MPa）

注：横坐标1为张拉临时索1500kN，2为张拉临时索3000kN，3为张拉临时索6500kN，4为张拉临时索7500kN，5为纵梁张拉，6为横梁张拉。

5 结语

在本次万国路跨杭州塘大桥项目中，对于施工工艺方面的设计较为合理，通过现场实践也证明就要一定的可行性，而且相关监测数据也证实结构应力能够满足相关规范要求[3]。

本桥建成后，其结构轻盈、造型美观，必将为杭州塘两岸的产业配合、交通联系带来更多的联系和进一步优化投资环境，进一步集聚园区人气。成为嘉兴市一道美丽的风景。