揚州市金灣河大橋工程建設實踐

趙四元

（揚州新盛投資發展有限公司，江蘇 揚州 225000）

1 工程概況

金灣路位于揚州市江廣融合區域核心區，北起啟揚高速雙溝互通，南連滬陜高速杭集南互通，是揚州市總體交通規劃“五橫七縱”快速路網體系的一縱，也是城市東部地區南北向的第一條快速集散要道。金灣路主線為一級公路兼顧城市快速路，斷面采用一級公路城鎮斷面并主輔分離，計速度80 km/h；輔道為城市次干路，設計速度40 km/h；道路紅線寬度60 m。金灣河大橋為金灣路主線和輔道跨越金灣河的通道，經方案比選，主橋采用造型簡潔流暢、經濟合理、技術可靠的預應力混凝土連續梁橋，橋梁面積約12 100 m2，見圖1[1-6]。

圖1 主橋效果圖

2 總體布置

橋梁跨徑布置是橋梁總體布置的關鍵，合理的跨徑布置對節約工程造價、降低施工難度、提升橋梁景觀效果具有重要意義。

金灣河橋址處與金灣路斜交24°，現狀河寬約185 m，河道北側無堤防，岸邊為高地、圍墻。河道南側現狀有堤防，堤防迎水坡至河道有約45～65 m寬的河灘。金灣河為等外級航道，但沿線碼頭船舶規模大于等外級航道標準，根據揚州市航道管理處要求，需考慮擬建橋位處上游油庫、砂石建材等大中型碼頭船舶通航的要求，橋梁通航尺寸取30 m×4.5 m（寬×高），設計最高通航水位5.43 m。根據防洪影響評價結論，橋梁水中可設墩，橋墩須與水流方向平行，主橋跨徑布置為60m+100m+60m，見圖2。

圖2 總體布置圖（單位：m）

根據道路橫斷面車道布置要求，主線為雙向六車道，輔道為雙向四車道，并布置人行道和非機動車道，主輔分離，設置中央分隔帶和側分帶。由于橋梁斜交角度較大，且上部結構采取斜橋正做，單幅橋梁寬度不宜太大，橋梁斷面采用分離式兩幅橋布置，單幅橋寬27.5 m。為減小懸臂澆筑節段重量，每幅橋又分成兩個單箱單室斷面分別懸澆，中間懸臂相鄰處設20 mm變形縫通過橋面鋪裝連成一體。中央分隔帶及側分帶寬度同兩側道路接線段設置，橋面布置沿道路中心線對稱，雙向2%橫坡。

3 橋梁結構設計

金灣河大橋主橋上部結構采用60m+100m+60m預應力混凝土連續箱梁，本工程單幅橋寬27.25 m，采用掛籃懸臂施工，為減小懸澆節段重量，采用兩個單箱單室斷面分別懸澆。為減小掛籃施工難度，采用直腹板形式。

箱梁中支點高5.8 m，高跨比1/17.24；跨中梁高2.5 m，高跨比1/40，跨中梁高與支點梁高之比為0.43，邊跨與中梁高對稱，梁高按二次拋物線變化。箱梁墩頂設置橫梁，中橫梁正交布置，端橫梁斜交布置，中跨跨中設橫隔板，中橫梁及邊墩附近底板設永久人孔。每個箱室中支點和邊支點均設置雙座，橫向間距5.0 m。箱梁0#節段長度為12 m，對稱懸臂澆筑部分共分為11個節段，節段長度3.0～4.5 m，合龍段長2.0 m，全橋共設置二個邊跨合龍段和一個中跨合龍段，邊跨支架現澆段長8.9 m，見圖3。

圖3 箱梁截面尺寸（單位：mm）

箱梁縱向設預應力鋼束，按全預應力構件計算。橫向及豎向不設預應力，橋面板按鋼筋混凝土構件設計。縱向預應力采用ΦS15.2高強度低松弛鋼絞線，標準強度為1 860 MPa，錨固體系為群錨體系，預應力均采用真空壓漿工藝，見圖4。

圖4 預應力布置圖（單位：mm）

4 計算分析

預應力連續梁縱向計算采用橋梁博士軟件建立有限元模型進行分析。計算模型按照施工步驟模擬，考慮臨時固結、掛籃前移、混凝土澆筑、轉移錨固、合龍、體系轉換等過程。主梁縱向按全預應力構件設計，考慮恒載、預應力及其次內力、收縮徐變、汽車和人群活載、溫度作用和不均勻沉降以及施工荷載等效應。計算時按設計規定的掛籃重量和錨固位置準確模擬施工過程；非線性溫度效應按現行規范計算；基礎不均勻沉降考慮了中墩2 cm、邊墩1 cm。

總體計算結果表明，正常使用狀態頻遇組合下控制斷面壓應力大于1.8 MPa，標準組合下最大壓應力在15.6 MPa左右，見圖5～圖9。

圖5 正截面最大抗力及對應內圖包絡圖（單位：kN·m）

圖6 正截面最小抗力及對應內圖包絡圖（單位：kN·m）

圖7 頻遇組合最小正應力狀態（單位：MPa）

圖8 頻遇組合主應力狀態（單位：MPa）

圖9 標準組合最大正應力狀態（單位：MPa）

可見本橋采用C50混凝土，箱梁滿足全預應力構件設計要求，關鍵斷面應力有一定安全儲備。

5 橋梁施工與控制

金灣河大橋工程橋梁建設規模大，工期緊，涉及到臨時固結、掛籃懸臂澆筑、支架現澆等多項關鍵技術。施工前須做好前期計劃，編制完整的施工組織計劃和專項施工方案，并組織專家評審。在施工過程中做到嚴格控制，確保工程質量。

5.1 臨時固結方案

連續梁懸臂施工時永久支座不能承受施工過程中產生的不平衡力矩，施工時需采取可靠的臨時固結措施，用以抵抗懸臂澆筑施工時產生的不平衡力矩，以保證T構施工安全。

本工程最大懸臂長度為49 m，且橋墩與梁體斜交設計，墩頂無設置臨時支座的條件，故在0#塊與承臺之間設體外臨時柱。

本工程體外臨時固結采用Φ630×10 mm鋼管內填C40混凝土，橋墩每側各2根，距支座中心線距離4.5 m，鋼管柱橫向位置與箱梁腹板位置對應。鋼管頂底面通過鋼墊板焊接錨固鋼筋錨入混凝土內。每根鋼管柱內設標準強度為1 860 MPa的Φs15.2 mm鋼絞線10根，鋼絞線下端作為錨固端錨入承臺，上端作為張拉端錨在梁體頂面，鋼絞線張拉控制應力為1 395 MPa。另外，在墩頂支座每側設置36根直徑32 mm螺紋鋼作為安全儲備。

經過實例驗證，本工程臨時固結設計安全可行（見圖10）。在體外臨時墩中適當的采用預應力，將不平衡彎矩產生拉力轉變為壓力，不僅可以充分的利用混凝土的受壓承載力，還可以減小鋼管柱的錨固長度，降低了因受拉錨固破壞造成的風險。

圖10 臨時固結立面圖（單位;mm）

5.2 掛籃懸臂澆筑

本工程主橋采用掛籃懸臂施工，每個T構共有11個懸澆節段，長度3.0～4.5 m，最大節段重量約138 t。根據金灣河大橋結構特點考慮和工期安排，配備8套16個掛籃同步進行懸臂澆筑施工，左右幅同步施工，節省了工期。

本工程掛籃采用三角形掛籃設計，主要由角形組合主桁梁、行走系統、底籃及模板系統、懸吊系統、錨固系統及工作平臺六大系統組成。掛籃工作系數小于0.4，單個掛籃設計自重46.2 t，采用雙拼40號工字鋼作掛籃主桁主縱梁。掛籃使用前按照1.2倍最大節段重量進行預壓，實測最大變形16 mm，滿足規范要求并消除了非彈性變形。

掛藍施工每節段箱體混凝土采用一次澆筑完成，混凝土灌注順序為：底板→腹板→頂板。灌注時同一T構兩側掛籃、同一掛籃的左右兩側對稱地進行，由懸臂端向已澆梁端進行（見圖11）。混凝土養護達到規定條件后及時按設計要求張拉懸臂鋼束。

圖11 掛籃施工

5.3 橋梁合龍及體系轉換

連續梁合龍段施工結束后完成結構體系轉換，是主梁施工的關鍵工序，合龍的順序和合龍溫度直接影響橋梁的安全和受力性能。按照連續梁受力特性，一般合龍順序為：先邊跨合龍→再拆除中墩臨時固結體系→最后中跨合龍。

合龍前應在溫度適合時采用體外勁性骨架將合龍口鎖定，并對預應力合龍束臨時張拉，完成鎖定。鎖定后綁扎鋼筋，適時澆注混凝土。待合龍段混凝土達到設計強度后，拆除鎖定骨架，依次對稱張拉頂板合龍束、底板合龍束，先拉長束，后拉短束。臨時張拉的合龍束應放松后重新張拉至設計噸位。

合龍施工期間應觀察合龍段兩端標高情況，如果標高與線型控制不符時，可通過配重作相應調整。臨時鎖定和混凝土澆筑應選擇在夜間溫度較低時進行，澆筑后及時采取保溫措施進行養護，達到設計要求時先張拉部分預應力束，養護達到齡期再全部張拉。

5.4 施工監控

由于橋梁在施工時環境溫度、施工荷載的差異，以及測量誤差等會導致橋梁實際受力及線形偏離設計目標，使得橋梁合龍困難，成橋線形與設計不符。所以在施工過程中必須對橋梁結構狀態加以監測和控制，以保證橋梁施工的安全、順利合龍以及結構內力成橋線形符合設計要求。

本工程主橋施工監控采取了監測與控制相結合的技術手段，通過“施工→測量→計算分析→修正→預告→施工”的循環過程，對橋梁內力及線形進行監控。通過分析每個節段施工中混凝土澆筑、預應力張拉和掛籃前移時的變形，計算出施工預拱度，以此來確定該梁段施工時的立模標高。內力監控則是通過在主橋關鍵截面關鍵位置埋設應變計，通過應變計監測每個施工階段橋梁內力情況，確保結構受力處于全范圍。

施工過程中還對主墩沉降進行觀測，成橋后主橋線形平順，橋梁內力與理論值吻合，符合設計和規范要求，見圖12。

圖12 西幅橋成橋標高（單位;m）

6 結語

揚州市金灣河大橋通過方案比選，主橋采用60 m+100 m+60 m預應力混凝土連續箱梁，總體設計經濟合理，技術可靠；施工便捷安全，進展順利。目前該工程已建成通車，運營狀況良好，產生了顯著的社會經濟效益，也為揚州同類型橋梁的建設積累了經驗。