花園路多跨連拱橋設(shè)計與施工

李金國

[同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計研究院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092]

0引 言

花園路位于蘇州吳江區(qū)盛澤鎮(zhèn)，呈南北走向，穿越盛澤老城區(qū)，沿線景觀資源豐富，是城區(qū)內(nèi)部一條以服務(wù)地塊和景觀功能為主的城市次干路。

盛澤鎮(zhèn)屬于蘇州市吳江區(qū)，地處長江三角洲和太湖地區(qū)的中心地帶，是中國重要的絲綢紡織品生產(chǎn)基地和產(chǎn)品集散地，以“日出萬匹、衣被天下”聞名于世，有“綢都”的美稱。

盛澤絲綢已有3000余年歷史，曾與杭州、蘇州、湖州齊名為中國的“四大綢都”。經(jīng)過近40余年的發(fā)展，盛澤絲綢生產(chǎn)更是稱雄一方，種類繁多，精美絕倫。

橋梁位于紅梨湖景區(qū)核心區(qū)塊，正對規(guī)劃圓明景區(qū)，古盛澤八景“圓明曉鐘”、“白馬涌泉”等所在地，是盛澤古鎮(zhèn)復(fù)興重要組成，橋梁景觀要求較高，風(fēng)格應(yīng)與景區(qū)相協(xié)調(diào)。同時線路東側(cè)為臨湖居民區(qū)，工程施工及運營期間對周邊居民的影響也是需考慮的重要因素。

1 橋梁總體設(shè)計

根據(jù)本工程地理位置和景觀需求的特點，需要有針對性地選用合理的橋梁結(jié)構(gòu)型式，以達(dá)到服務(wù)、景觀等各項性能要求。橋梁總體設(shè)計應(yīng)重點考慮以下幾個方面：

1.1 滿足通航需求

根據(jù)業(yè)主提供的水務(wù)資料，規(guī)劃紅梨湖有游船通行需求，設(shè)計通航水位為2.0m，通航寬度不得小于15m，通航凈高不得小于3.5m，因此橋型應(yīng)綜合考慮通航孔的設(shè)置，通航孔的跨徑和梁底標(biāo)高應(yīng)滿足通航要求。

1.2 與規(guī)劃紅梨湖圓明景區(qū)相協(xié)調(diào)

本工程橋梁位于規(guī)劃紅梨湖圓明景區(qū)，橋位向西約150m即為規(guī)劃圓明景區(qū)，與本工程橋梁隔湖相望，景區(qū)定位為歷史悠久的江南水鄉(xiāng)古鎮(zhèn)，體現(xiàn)盛澤鎮(zhèn)作為中國著名四大綢都之一的文化特色。

從規(guī)劃的歷史文化特色定位來看，橋梁結(jié)構(gòu)宜采用較為古樸簡潔的橋型，同時應(yīng)避免采用有橋上建筑的橋型，盡量降低橋梁高度，從而與紅梨湖圓明景區(qū)的建筑風(fēng)格、建筑尺度、空間尺度相匹配，橋梁外觀效果應(yīng)與周邊景觀相協(xié)調(diào)，見圖1。

圖1 圓明景區(qū)規(guī)劃鳥瞰圖

1.3 平面線位

根據(jù)本工程特點，選定3個平面線位方案，對3個線位方案優(yōu)劣分別論述如下。

1.3.1 沿東側(cè)駁岸線位

道路平面總體線位沿東側(cè)駁岸，此線位可以減少橋梁規(guī)模，以臨水路基方式溝通湖兩側(cè)地塊。此平面線位存在以下問題：（1）距居民房屋過近，施工期間文明施工尤為重要，施工期間擾民問題無法解決；（2）新建道路路面標(biāo)高應(yīng)在2.65（高水位）+0.5=3.15m以上，而附近村落地坪標(biāo)高約2m，現(xiàn)狀居民房距離較近（最近房屋約4.3m），對其視線影響較大；（3）更為棘手的是，沿線現(xiàn)狀湖底標(biāo)高-2.75～0.5m，路基最大填方近6m，高填土對現(xiàn)狀房屋的安全帶來較大挑戰(zhàn)。

1.3.2 直線溝通兩側(cè)接線道路

此線位方案距離最短，可以減小橋梁工程規(guī)模，但是線型過于生硬，同時線路往湖中心方向偏移，水深過大，不利于工程施工。

1.3.3 平面位于圓曲線上

此線位方案平面采用R=1000m圓曲線，橋梁邊線距現(xiàn)狀駁岸63～94m，綜合了水深、與居民區(qū)距離、線型的圓順性及與橋型方案的匹配等，見圖2。

圖2 平面線型方案

1.4 橋型方案

綜合以上三個方面，最終選用十七連拱跨越紅梨湖，另外增加五孔跨越新開河，形成二十二連拱同時跨越新開河與紅梨湖。本方案多跨連拱橋，橋型古樸典雅，與規(guī)劃的紅梨湖圓明景區(qū)相得益彰，見圖3～圖5。

圖3 鳥瞰效果圖

圖5 成橋立面實景圖

橋梁平面位于半徑1000m的圓曲線上，結(jié)合多跨連拱方案更顯結(jié)構(gòu)韻律感，橋梁跨徑自兩邊向中間按一定比例逐漸增大，以保證拱橋結(jié)構(gòu)高度與跨徑比例的協(xié)調(diào)。

圖4 成橋鳥瞰實景圖

采用帶實腹段的空腹式拱上建筑，使橋梁顯得更加通透，避免因大體積混凝土面形成壓迫感，同時能顯著減輕結(jié)構(gòu)自重，橋梁拱肩的腹拱內(nèi)設(shè)置透光混凝土景觀雕塑，承臺外露部分采用仿蠶蛹的橢圓弧線設(shè)計，體現(xiàn)盛澤當(dāng)?shù)亟z綢歷史文化特色。主拱、腹拱、側(cè)墻、拱座側(cè)面全部采用石材裝飾，其它外露面均采用仿石噴砂。良好的橋梁景觀立面外形既能與景區(qū)規(guī)劃交相輝映，也能遮擋景區(qū)對岸較差的建筑界面。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 總體布置

結(jié)構(gòu)體系：現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)板拱橋。

跨徑布置：（5×15）+（15+16+18+20+22+24+26+28+31+28+26+24+22+20+18+16+15）m，見圖6。

圖6 立面布置圖（單位：標(biāo)高m，其它cm，僅示部分孔跨）

平面線型：位于R=1000m的圓曲線上。

斜交角度：與道路中心線正交。

斷面布置：0.3m（欄桿）+3.0m（人行道）+2.5m（非機(jī)動車道）+0.5m（機(jī)非分隔欄）+14.5m（機(jī)動車道）+0.5m（機(jī)非分隔欄）+2.5m（非機(jī)動車道）+3.0m（人行道）+0.3m（欄桿）=27.1m，見圖7。

圖7 斷面布置圖（單位：cm）

本方案為22跨鋼筋混凝土連續(xù)板拱橋，主拱總寬度為27.1m，拱軸線采用圓弧線，主拱厚度0.5～0.8m。

每3～4跨設(shè)置一個止推墩，基礎(chǔ)采用Φ1.2m鉆孔灌注樁，摩擦樁設(shè)計，持力層為粉質(zhì)粘土層。

3.2 結(jié)構(gòu)計算

結(jié)構(gòu)計算時考慮“連拱計算”，即多孔拱橋在荷載作用下，各拱座結(jié)點會產(chǎn)生水平位移和轉(zhuǎn)角，計算時考慮拱座結(jié)點變位的影響。按連拱計算時，主拱、基礎(chǔ)內(nèi)力的大小與其剛度比有直接關(guān)系，上、下部結(jié)構(gòu)剛度的計算精度，將直接影響到主拱、基礎(chǔ)內(nèi)力的計算精度。如果橋墩剛度的計算值偏大，據(jù)此得到的橋墩內(nèi)力偏大，而拱圈的內(nèi)力則隨之減小，其結(jié)果是基礎(chǔ)的設(shè)計偏于保守，而主拱圈的設(shè)計卻偏于不安全，反之亦然。一般而言，基礎(chǔ)相對拱圈愈細(xì)柔，拱、墩結(jié)點的水平位移愈大，連拱的影響愈顯著；反之，基礎(chǔ)相對拱圈愈剛勁，結(jié)點的水平位移愈小，連拱的影響愈小[1]。

結(jié)構(gòu)計算采用有限元分析軟件，建立主拱結(jié)構(gòu)平面桿系離散計算模型?；A(chǔ)采用一般彈性支承，考慮樁土相互作用。模型建立時為方便二期恒載及活載的加載，在橋面位置建立縱向虛梁，并將其自重及縱向抗彎剛度修正為零，橋面虛梁通過豎向虛立柱與主拱一一對應(yīng)連接，虛立柱采用桁架單元，自重也修正為零。

本工程采用支架施工，主拱合龍、混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后即落架，然后再施工拱上建筑，主拱與拱上建筑的自重及材料收縮影響的大部分作用由主拱單獨承受，只有后加恒載、活載及溫度變化等影響才存在拱上建筑與拱的聯(lián)合作用，同時腹拱圈對主拱圈剛度較小、構(gòu)造上腹拱采取鉸接，因此不計聯(lián)合作用[2]。計算結(jié)果表明，各項指標(biāo)均滿足規(guī)范要求[3-4]。

4 橋梁施工方案

本橋主要施工步驟如下：

（1）圍堰施工，基礎(chǔ)處理并進(jìn)行預(yù)壓；

（2）樁基、承臺、拱座、橋臺、阻滑板等施工；

（3）搭設(shè)主拱支架（滿布式拱架或拱式拱架），支架超載預(yù)壓；

（4）由拱腳向拱頂對稱澆筑主拱拱圈（預(yù)留50cm后澆帶）；

（5）待主拱拱圈混凝土強(qiáng)度達(dá)到85%以上，澆筑腹拱墻式墩，同時從主拱中間向兩邊對稱緩慢卸落支架；

（6）施工拱上建筑；

（7）橋面系施工，外墻裝飾；

（8）成橋通車[5]。

橋梁施工采用圍堰施工，于圍堰內(nèi)支架現(xiàn)澆主拱。根據(jù)地質(zhì)資料及實測結(jié)果，湖底工程性能差的淤泥質(zhì)粘土、淤泥層厚度達(dá)較厚，采用常規(guī)的滿布式拱架法施工，基礎(chǔ)處理費用過大、支架預(yù)壓工作量大、基礎(chǔ)處理受降雨影響較大等，施工過程中及時調(diào)整支架方案，采用拱式拱架法，大幅減少了支架、基礎(chǔ)處理工作量，見圖8、圖9。

圖8 滿堂支架施工

圖9 拱架施工

5 結(jié)語

本文介紹了花園路多跨連拱橋方案選型、總體設(shè)計及主要施工問題。

（1）結(jié)合盛澤歷史及規(guī)劃紅梨湖圓明景區(qū)進(jìn)行方案設(shè)計，選擇的橋型方案體現(xiàn)當(dāng)?shù)匚幕厣?，同時多方面考慮道路平面線位，與橋型方案相得益彰。

（2）本方案施工措施費用較大，為盡量減少支架基礎(chǔ)處理工作量、降低工程費用等，及時調(diào)整支架方案，采用拱式拱架法，取得不錯工程效益。

目前橋梁已經(jīng)建成通車，成為當(dāng)?shù)馗髌瑓^(qū)重要服務(wù)型道路和地標(biāo)性景觀大橋。