跨大治河貝雷橋施工管理措施研究

陳稱祿

上海華紹市政建設工程有限公司，上海 200435

1 工程概況

大治河是上海市“一環十射”規劃干線航道之一，也是上海國際航運中心建設的重要組成部分，更是溝通洋山深水港區和相鄰省區的重要國家級集裝箱運輸主通道。由于大治河通航等級提升至Ⅲ級航道，大治河上的橋梁均需拆除重建。浦星公路為一級公路，是上海南北向主干道，日均流量約20000輛。浦星公路西側緊鄰西閘，航道規劃寬度為195m，全年日均流量為180艘，此外還需通行大車長、大荷載的BRT公交車。因此，確保施工期間水上水下交通暢通的跨大治河鋼便橋成為項目順利實施的重中之重。

浦星公路交通便道是浦星公路跨大治河橋梁改建施工期間的臨時工程，以保障施工期間社會車輛的正常通行。設計車速為30km/h，斷面標準段寬18m，建設規模為雙向4車道，兩側設人行道。

跨大治河鋼便橋全長169.4m，跨徑布置為27m+36m+42m+36m+27m，共分六幅橋設置。中間四幅橋為車行道，每幅橋通行凈寬為3.7m，采用五跨簡支的加強型三排雙層“321”型下承式貝雷桁架梁結構。兩側兩幅便橋為人行道，每幅橋通行凈寬為2m，采用五跨簡支的加強型三排單層“321”型下承式貝雷桁架梁結構。貝雷橋跨越大治河（Ⅳ級航道），為保證航道通航要求，經與航道管理單位商定，主跨跨徑保持與老橋通航孔一致，橋梁結構安全等級為二級，設計使用年限3年。

鋼便橋特點：（1）主跨跨徑42m，需要通行BRT公交車，車身長、車載重。（2）根據車流量統計，浦星公路高峰車流量為1100～1200輛/h（貨車、集卡除外），日均流量約20000輛。（3）橋梁運營使用年限計劃3年。（4）大治河為Ⅳ級航道，閔行段社會船舶全年日均流量為180艘，高峰日均流量為240艘，低谷日均流量為60艘。

貝雷橋具有結構簡單、運輸方便、架設快速、分解容易的特點，同時具備承載能力大、結構剛性強、疲勞壽命長等優點，可以根據實際需要的不同跨徑組成各種類型和各種用途的臨時橋、應急橋和固定橋，且具有構件少、重量輕、成本低的特點。貝雷橋由于自身桁架結構特性，其跨徑組合受荷載、車速、流量、擾度等因素限制，尤其是作為需要開放社會車輛交通的大跨度臨時便橋，需要采取各種加強措施后才能有條件地通行。

2 貝雷橋施工管理措施

2.1 優化結構

（1）橫梁優化。按體系可靠性分析，現有橫梁屬于貝雷橋的承載能力短板，是最薄弱構件，采用28a工字鋼可提高橋跨體系可靠性（橫梁彎曲應力失效模式可靠指標β由2.36提高到2.45）和提高8.5%的抗彎能力（工字鋼翼緣寬度相同，不會改變橫梁墊板上的定位銷位置），從而提高了橋跨體系的安全性。

（2）支撐架優化。研究試驗和經驗表明，現有支撐架組合（450型支撐架+250型聯板）的三排桁架結構不利于發揮設計承載能力要求。三排桁架不能高效協同受力，外排桁架受力很小，承載能力遠沒有達到設計指標，從而降低了橋跨整體承載能力。試驗表明，700型支撐架改善了三排桁架結構的受力不均勻狀況，提高了橋跨體系承載力。

（3）橋面板優化。標準“321”型鋼橋橋板組合為802mm+802mm+482mm+802mm+802mm。多年實踐表明，該組合能滿足應急搶險短期使用要求（一般在3～6個月），但不能滿足工程長期使用要求（一般超過1年）。主要原因是標準橋板設計軸壓為13t，使用疲勞壽命為10萬次，而實際使用時軸壓超載、疲勞次數遠超過10萬次，會出現面板裂縫、撕裂等問題。花紋鋼板厚度由4.5mm改為6mm，面板改為750mm+750mm+700mm+750mm+750mm，可顯著提高橋板的耐久性。

2.2 加強管理

（1）車輛限速。研究試驗表明，車輛沖擊系數隨行車速度增大而增大，裝配式公路鋼橋是按應急橋梁設計的，整體性、抗沖擊性和抗扭轉能力較差，因此要求車輛必須低速過橋，嚴禁橋上剎車和停車起步等，并設置限速、限重標牌和減速帶等交通安全標識。

（2）車輛限行。由于貝雷橋設計承載力限制，應進行繞行交通組織分流，嚴禁貨車通行，并在橋梁兩側設置電子警察監控、抓拍，同時在兩側路口設置交通崗亭，由專人對貨車進行管控和指揮繞行。

（3）沉降觀測。為保障便橋施工及使用安全，需在便橋搭設及使用過程中對鋼便橋進行監控及觀測。①在每根鋼管樁上設置沉降觀測點，使用期間做好鋼便橋的監控測量，監測鋼管樁的沉降情況，尤其是相鄰鋼管樁基之間的相對沉降。如出現相對沉降超限，應停止使用，通知各方，以便及時采取措施解決。②監測應從下部樁基完成后開始，各個施工步驟都應測量，之后2～3個月測量一次，以形成完整的沉降曲線和圖表，并得到沉降速率。

2.3 水上交通組織

（1）在鋼便橋橋墩通航孔左右兩個橋墩（即PB3、PB4橋墩）設置防撞墩及警示設施。

（2）橋涵標。在通航孔迎船面的橋梁中央設置正方形標牌標示通航橋孔，正方形標牌為紅色。

（3）警示燈燈質。通航橋孔為紅色單面定光，通航孔迎船面兩側橋柱上各垂直設置綠色單面定光橋柱等2～4盞。

（4）信號標志。設置通行信號標、鳴笛標、界限標、水深信號標等。

2.4 試驗、檢驗

（1）廠家自檢。廠家自檢合格后進行荷載試驗和結構基頻測試。①此次靜力荷載試驗跨中彎矩荷載工況的試驗荷載效率η值為1.13，端部剪力荷載工況的試驗荷載效率η值為0.95，橫梁荷載工況的試驗荷載效率η值為0.83。②在工況L1作用時（試驗荷載效率為1.13），42m主跨（車行道）跨中撓度為63.5mm，撓跨比為1/747。③主跨TDR貝雷桁架上弦桿最大壓應力為155.1MPa，桁架下弦桿最大拉應力為175.1MPa，桁架上斜腹桿最大壓應力為170.3MPa，橫梁下翼緣彎曲應力為146.9MPa（折算荷載效率為1），均小于容許應力200MPa（鋼材為Q345B，容許應力為200MPa）。④主跨豎向一階頻率為2.783Hz，對應的阻尼比為1.045%；橋跨橫向一階頻率為1.367Hz，阻尼比為2.567%。因此，42m主跨貝雷橋承載能力符合設計要求（公路設計荷載為Ⅱ級）。

（2）委托第三方檢測。委托第三方現場進行靜、動載試驗。①靜載試驗中應力實測值小于理論值，校驗系數小于1。②靜載試驗中撓度實測值不大于理論值，校驗系數不大于1，相對殘余撓度小于20%，說明橋梁處于彈性工作狀態。③自振頻率實測值小于理論計算值，說明橋梁的整體剛度偏小，而實測振型和理論分析的振型比較吻合，結構阻尼比在正常范圍內。④在40km/h的車速下，實測沖擊/動力放大系數（1+u）為1.266，大于理論計算值，車速較低的情況下，沖擊系數與理論值比較吻合。

綜上所述，主跨結構撓度和應變符合規范要求，在動荷載作用下，結構模態正常：自振頻率實測值小于理論計算值，而實測振型和理論分析的振型比較吻合，結構阻尼比在正常范圍內。

3 維護及養護

3.1 加強巡視及檢查

（1）建立日常巡視、定期檢查相結合的制度，同時項目部成立臨時鋼便橋養護工程和突發事件應急處置小組，處理便橋日常運營事務，日常巡視至少每天3次（早、中、晚），并及時填報日常巡視表格。

（2）定期檢查貝雷桁架縱梁連接處的銷子及定位銷的松動脫落情況，如有松動應及時加固。

（3）檢查螺栓松動情況，對螺栓、螺帽脫落的部位及時安裝緊固。

（4）經常檢查各鋼構件之間的焊縫，如出現焊縫斷裂等，要及時補焊。

（5）對橋面板發生翹曲或損壞的部位，應及時修復或更換。

3.2 采用壽命預警制度

（1）定期檢查。采用目測方法，每月檢查1次。①檢查桁架銷是否有保險銷，桁架銷是否松動。②檢查橋板是否有變形或破損。③檢查加強弦桿與桁架是否連接可靠，弦桿螺栓是否缺失或松動。④檢查支撐架與桁架是否連接可靠。⑤檢查橋板螺栓是否缺失或松動。⑥檢查橫梁夾具是否缺失或松動。⑦檢查與橫梁接觸的桁架豎腹桿是否有裂紋。

（2）年檢。為了保證貝雷橋的使用安全，必須按規范要求進行定期年檢。

4 結束語

該橋于2018年3月開始鋼便橋施工，于2018年8月3日正式開放交通，運營至2020年6月30日，歷時697d，沒有出現橋面板裂紋、撕裂等現象，橋梁沉降滿足設計要求和使用功能（橋墩累計沉降小于8mm），貝雷橋運營沒有出現安全事故，安全、有序、圓滿完成了交通翻交的使命，為該工程主體工程的順利實施和交通暢通提供了堅實的基礎和支撐，達到了預期的效果和目的，也為貝雷橋在大跨度、大流量、長期使用的項目中的施工、運營、維護等積累了寶貴的經驗和素材。