哈爾濱繞城公路東北段松花江大橋設(shè)計與施工

劉立軍

(黑龍江省公路勘察設(shè)計院)

1 概述

哈爾濱繞城公路東北段松花江大橋(以下簡稱“松花江大橋”)是哈爾濱環(huán)城過境高速公路上的一座大型橋梁，橋梁全長2 324.92m，于哈爾濱水泥廠附近跨越松花江干流。松花江大橋主橋采用5跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，跨徑組合為90.5m+3 ×138m+90.5m，全長505.0m。松花江大橋引橋采用40.0m預(yù)應(yīng)力簡支T梁結(jié)構(gòu)，江南引橋布設(shè)9孔，江北引橋布設(shè)34孔。大橋全寬28.0m，采用兩個分離的單箱單室箱梁，單箱寬13.5m，橋面橫向布置為：0.75m(安全帶)+11.75m(行車道)+3m(中央分隔帶)+11.75m(行車道)+0.75m(安全帶)。

2 松花江大橋主橋箱梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計和分析

2.1 主橋箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計

(1)主橋箱梁縱橋向預(yù)應(yīng)力采用大噸位預(yù)應(yīng)力張拉錨固體系，充分發(fā)揮箱梁腹板、頂板和底板的工作性能。

(2)主橋箱梁采用大懸臂翼緣板的單箱單室薄壁截面，提高單位面積的慣性矩、提高全橋的整體剛度和強度。

(3)主橋箱梁頂板厚度為0.25m;腹板在跨中49m范圍內(nèi)為0.5m，向支點方向依次過渡為0.6m、0.7m、0.85m;底板厚度在跨中為0.3m，在墩頂根部為0.9m，其間按1.65次拋物線連續(xù)變化。

(4)主橋箱梁采用變高度箱梁，箱梁根部高度7.7m，是跨徑的1/17.9，箱梁跨中高度為3.0m，是跨徑的1/46，箱梁高度按1.65次拋物線變化。

(5)主橋箱梁采用閉口單箱斷面，增加了抗扭剛度。在各墩墩頂及合攏段處設(shè)置橫隔板，主墩頂橫隔板厚2.0m，過渡墩頂橫隔板厚1.5m，合攏段處橫隔板厚0.4m。

(6)主橋箱梁為縱、橫、豎三向預(yù)應(yīng)力體系。

2.2 主橋箱梁結(jié)構(gòu)分析

主橋箱梁縱向采用“橋梁博士V3.03”分析計算，按5跨連續(xù)梁建模，共分250個單元，46個施工階段，按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTG D62-2004)的要求對正截面及斜截面進行應(yīng)力驗算和強度驗算。

主橋箱梁橫向按框架結(jié)構(gòu)計算，采用“橋梁博士V3.03”建模，對各截面進行應(yīng)力驗算和強度驗算。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 松花江大橋主橋深水基礎(chǔ)冬季施工技術(shù)、大體積混凝土施工技術(shù)

松花江大橋主橋深水基礎(chǔ)冬季施工，技術(shù)難度大，施工復(fù)雜，需要克服溫度低等不利因素。針對松花江大橋橋址處的水溫、氣象、地質(zhì)等特點，制定了一整套深水基礎(chǔ)冬季施工技術(shù)。深水基礎(chǔ)冬季施工技術(shù)主要包括以下幾個方面：冬季鋼管樁在進行對接焊和下沉過程中的技術(shù)措施;軍用梁臨時便橋和平臺施工技術(shù)的研究;鋼圍堰設(shè)計的理論依據(jù)、受力分析、檢算過程以及加工、拼裝、下沉的施工方法;護筒的下沉方法;泥漿的加熱保溫措施;考慮溫度影響鉆機的選型;鋼筋籠冬季焊接的注意事項;大體積混凝土的溫度控制措施;混凝土配合比的選擇、澆筑方法。

3.2 松花江大橋主橋下部結(jié)構(gòu)大體積混凝土施工

松花江大橋主橋下部結(jié)構(gòu)大體積混凝土施工是整個橋梁工程中的重點和難點。為保證外觀要求，對模板體系進行相應(yīng)的技術(shù)比選，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，采用較先進的大塊組合鋼模板外背特制桁架骨架作為模板體系，無拉桿施工方案。

通過多方面的試驗研究，制定了墩身大體積混凝土施工工藝和操作方法，確定了相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)。采用設(shè)置降溫水管的方法解決承臺和墩身大體積混凝土水化熱的施工難點，保證了施工質(zhì)量。

3.3 松花江大橋引橋預(yù)制T梁的制運架技術(shù)

松花江大橋引橋上部結(jié)構(gòu)采用40m預(yù)應(yīng)力簡支T梁，T梁單梁重120t，在預(yù)制T梁之前，對T梁的預(yù)制、運輸和架梁的關(guān)鍵施工技術(shù)進行了研究，制定了合理可行的施工方案和施工工藝。

T梁采用鋼模板進行施工，在保證各項技術(shù)標準要求下，每套模板較以往施工所用的模板輕便約1T。T梁的提梁設(shè)備、架梁設(shè)備均由項目自行設(shè)計加工，特別是輕便架梁機巧妙的運用T梁作為配重，取消了先導(dǎo)梁附加設(shè)備，為架梁機瘦身奠定了基礎(chǔ)，僅架梁機一項就比同類型的其它架梁機節(jié)省了20t鋼材。

3.4 松花江大橋主橋高性能混凝土施工技術(shù)

松花江大橋主橋懸澆段箱梁采用C60高性能混凝土，此類混凝土首次應(yīng)用在黑龍江省懸澆連續(xù)梁中;本項目通過大量的配合比試驗確定了主橋箱梁C60混凝土的配合比，C60混凝土的強度、彈性模量等各項指標均滿足要求。

3.5 松花江大橋主橋箱梁大懸臂過冬施工技術(shù)

松花江大橋主橋箱梁跨度為138m，單側(cè)21個節(jié)段。哈爾濱由于受冬季的影響，全年的有效施工期短，很難在一個年度完成全橋的懸澆施工，需要分兩個年度完成，且第二個年度受主橋箱梁合攏段施工和橋面附屬設(shè)施工的限制，能夠完成的懸澆節(jié)段數(shù)量有限，這就導(dǎo)致了主橋箱梁出現(xiàn)了大懸臂狀態(tài)過冬的情況。

主橋箱梁大懸臂狀態(tài)過冬是本工程施工安全的重點和難點，經(jīng)多次討論、研究，確定了臨時錨固和鋼管臨時支撐相結(jié)合的支護方案，同時制定了主橋箱梁大懸臂過冬的監(jiān)控方案和預(yù)警機制，主橋箱梁大懸臂狀態(tài)安全過冬。

3.6 輕型三角掛籃施工技術(shù)

松花江大橋主橋箱梁采用掛籃懸澆施工，箱梁全寬13.5m，底板寬6.6m，箱梁懸澆長度為2.5 ～4m，最大懸澆節(jié)段重140t，梁段屬于大截面大噸位梁段。主橋箱梁采用輕型三角掛籃施工，該掛籃比傳統(tǒng)掛藍節(jié)省10t鋼材。

3.7 主梁線形及內(nèi)力的監(jiān)控

對高次超靜定橋跨結(jié)構(gòu)，其成橋的梁部理想的幾何線型與合理的內(nèi)力狀態(tài)不僅與設(shè)計有關(guān)，而且還依賴于科學合理的施工方法。松花江大橋主橋?qū)⒋罂缍葮蛄菏┕た刂评碚摵头椒☉?yīng)用到了施工過程中。結(jié)合施工過程中測得的各階段主梁內(nèi)力、應(yīng)力、和變形數(shù)據(jù)，實時分析各施工階段主梁內(nèi)力、變形，并與設(shè)計值進行對比，以便確定下一節(jié)段的里默標高，確保了松花江大橋主橋建成后的線形與設(shè)計相符。

4 結(jié)束語

在松花江大橋主橋和引橋的施工過程中，積極推廣應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新材料，精心組織，強化管理，保質(zhì)保量地完成了施工任務(wù)。2008年9月，松花江大橋主橋比計劃工期提前一個月實現(xiàn)合龍;2009年10月，哈爾濱繞城公路東北端松花江大橋投入使用，哈爾濱繞城公路閉合成環(huán)，過境車輛不再進入市區(qū)，緩解了市區(qū)主要干道的交通壓力。