新虹橋的改建設(shè)計(jì)與施工

　　摘　要：位于蘇南運(yùn)河錫山市新安鎮(zhèn)以北3km處的老橋，存在橋窄、凈空低及航道一側(cè)需拓寬等問(wèn)題，需將老橋改建為新虹橋，其設(shè)計(jì)和施工的指導(dǎo)思想是“利用老橋建新橋，利用新橋拆老橋”。本文簡(jiǎn)要介紹了該改建工程的總體設(shè)計(jì)、承臺(tái)設(shè)計(jì)、施工方案及體系，拆除老橋的程序等，工程獲得了成功。

　　關(guān)鍵詞：橋梁，改建，設(shè)計(jì)，施工

　　新虹橋位于錫山市新安鎮(zhèn)以北3km處，是蘇南運(yùn)河整治工程無(wú)錫段橋梁改建工程之一。

　　由于該段航道需一側(cè)拓寬、老橋太窄及凈空太低等原因，故決定將老橋改建為新虹橋。該改建工程的設(shè)計(jì)和施工均立足于“利用老橋建新橋，利用新橋拆老橋”。該工程由江蘇省交通科學(xué)研究所設(shè)計(jì)，無(wú)錫橋梁工程公司承建，無(wú)錫市蘇南運(yùn)河整治工程指揮部負(fù)責(zé)監(jiān)理。大橋于1993年12月開(kāi)工，1994年12月31日建成通車。?

　　新橋主跨采用60m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土系桿拱，拱肋間距10.5m，邊跨為20m“T”型簡(jiǎn)支梁，下部結(jié)構(gòu)為樁柱式橋墩。設(shè)計(jì)荷載汽―20級(jí)，通航凈空50m×7m。

　　老橋?yàn)橐徊▋衫唠p曲拱橋，跨徑80m，橋面寬6.0m+2×0.5m=7.0m，主拱圈間距5.2m，經(jīng)加固后設(shè)計(jì)荷載為汽―15級(jí)。

　　1　工程設(shè)計(jì)

　　與改建有關(guān)的設(shè)計(jì)主要有總體布置及承臺(tái)設(shè)計(jì)。

　　1.1　總體設(shè)計(jì)

　　新橋總體布置應(yīng)：①必須避開(kāi)老橋主拱圈、橫向板、腹拱立柱、橋臺(tái)等主要受力構(gòu)件;②盡量做到新、老橋?qū)ΨQ布置，以維持老橋原受力體系，不使老橋產(chǎn)生過(guò)大偏載，保證老橋的縱橫向穩(wěn)定。確定新、老橋的關(guān)系主要有以下幾點(diǎn)：

　　1.1.1　立面

　　(1)要求新橋梁底標(biāo)高高于老橋橋面標(biāo)高，并留有一定的富余(本工程為0.5～1.3m)，以滿足新橋系梁施工支模的需要。主墩蓋梁需嵌入老橋橋面，有利于主墩加固。當(dāng)然，承臺(tái)頂面標(biāo)高要低于老橋主拱圈下緣，并需有一定空間。?

　　(2)老橋跨徑應(yīng)大于新橋跨徑。

　　1.1.2　橫斷面

　　新橋主跨雙立柱凈距應(yīng)大于老橋橋?qū)?7.0m)，故取8.5m(見(jiàn)圖1)。

　　1.1.3　平面和橫斷面間

　　(1)1個(gè)主墩有8根樁，其中4根在老橋橋面范圍之內(nèi)，樁位由主拱圈間距確定，其余4根要離開(kāi)老橋一定距離，以方便鉆機(jī)架立。鉆樁時(shí)需要在老橋面及拱波上開(kāi)孔。鉆孔樁施工完畢后，需及時(shí)恢復(fù)拱波及橋面，并要加固拱波。

　　(2)新、老橋軸線應(yīng)盡量重合。

　　1.1.4　立面及平面間

　　(1)為便于航行及美觀，設(shè)計(jì)應(yīng)盡量使新橋中心線與新航道中心線一致，另設(shè)計(jì)還應(yīng)使新橋中心線與老橋中心線重合，否則不利于樁基布置，使老橋產(chǎn)生偏載。由于航道僅在右岸拓寬，使得新、老航道中心線相差7.3m，河段河面寬為78.2m,但航道整治寬度為70m，小于該處河面寬度，故實(shí)際偏離只有3.2m。因受老橋橫向板及跨徑的影響，只能將新橋中心線定在距老橋中心線2.75m處，新橋中心線與新航道中心線僅差0.45m。

　　(2)新橋全長(zhǎng)101.64m，老橋全長(zhǎng)(從臺(tái)背起算)98m。由于新老橋中心線不重合，右橋墩落于老橋臺(tái)右側(cè)，左橋墩位于同側(cè)老橋臺(tái)上。

　　圖1　斷面圖

　　(3)對(duì)于偏荷載，可加平衡重來(lái)解決。對(duì)于新橋中心線與新航道中心線不重合的問(wèn)題，可通過(guò)修正航道來(lái)實(shí)現(xiàn)。邊墩上老橋臺(tái)的問(wèn)題，在施工上可先主跨后邊墩，因邊墩施工對(duì)老橋受力影響不大，為方便主跨安裝，邊墩仍然先于主跨施工。

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　　1.2　承臺(tái)設(shè)計(jì)

　　通常情況下，立柱在4根樁的交會(huì)處，樁對(duì)稱于立柱布置，并滿足最小樁距要求。這就要求承臺(tái)具有足夠的剛度和抗剪強(qiáng)度，使8根樁均衡受力，設(shè)計(jì)的承臺(tái)厚度及配筋要滿足這一要求。

　　2　施工

　　2.1　結(jié)構(gòu)施工方案

　　橫梁及拱肋預(yù)制，系梁及橋面板現(xiàn)澆，利用500kN大浮吊安裝拱肋及橫梁，用系梁預(yù)應(yīng)力筋來(lái)平衡拱肋產(chǎn)生的水平推力，系梁施工荷載則通過(guò)臨時(shí)吊筋傳給拱肋，老橋主要承受橫梁施工荷載。

　　2.2　建立施工體系及實(shí)現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換

　　本工程的體系轉(zhuǎn)換程度按圖2所示進(jìn)行。

　　2.2.1　體系Ⅰ

　　在主墩蓋梁上設(shè)限位裝置，恢復(fù)老橋面，在主墩承臺(tái)上立拱腳段支撐，將拱腳段吊裝在盆式橡膠支座上，并將限位裝置與拱腳端頭錨墊板焊接。限位裝置為4根10號(hào)工字鋼，其作用為：①防止拱腳段意外傾覆;②將拱肋水平推力傳遞給主墩及老橋;③起水平約束作用?；謴?fù)老橋面的作用有：①加固主墩;②利用老橋抵抗拱肋產(chǎn)生的部分水平推力。

　　圖2　體系圖(Ⅰ～Ⅵ)

　　2.2.2　體系Ⅱ

　　根據(jù)老橋面與系梁底面凈空高度，以及系梁施工荷載設(shè)計(jì)系梁模板，系梁模板由挑木、縱向方木、橫向方木、鋼模板組成，其疊合高度為0.65m，橫梁壓在挑木上，橫梁與挑木之間用木墊塊楔緊。在橫梁端頭用16鋼筋將挑木吊緊，使之形成一個(gè)完整的懸臂受力體系，亦大大縮短了挑木的懸壁長(zhǎng)度。

　　焊接系梁縱向鋼筋數(shù)量為36根20和38根12。一旦主墩在拱肋水平推力作用下發(fā)生位移，它即可發(fā)揮平衡作用。

　　2.2.3　預(yù)應(yīng)力體系

　　體系Ⅱ建立之后，即可布置系梁預(yù)應(yīng)力筋。每根系梁設(shè)計(jì)有13束78根低松弛鋼絞線，設(shè)計(jì)張拉力為14950kN，按加載順序分三批進(jìn)行張拉。中段拱肋合擾時(shí)張拉第一批，系梁澆筑時(shí)張接第二批，橋面橋完工后，去掉限位裝置開(kāi)始張拉第三批，做到張拉與加載同步進(jìn)行。

　　2.2.4　體系Ⅲ

　　用500kN大浮吊安裝拱肋邊段，就位后用扒桿固定，系上纜索，安裝接頭套箍、托架。此時(shí)已產(chǎn)生約270kN水平推力，通過(guò)限位裝置傳給主墩及老橋。

　　2.2.5　體系Ⅳ

　　浮吊吊運(yùn)拱肋中段就位。合擾后產(chǎn)生的總水平推力為70.6kN。在浮吊卸載的同時(shí)進(jìn)行第一批張拉，即邊卸載邊張拉。

　　系好纜索，移走扒桿，進(jìn)行第二片拱肋安裝。第二片拱肋合攏后，及時(shí)安裝風(fēng)撐，使兩片拱肋具有可靠的橫向穩(wěn)定。

　　2.2.6　體系Ⅴ

　　體系Ⅴ的建立分三步進(jìn)行：?

　　第一步――在拱肋上設(shè)臨時(shí)吊筋吊住系梁模板。吊筋采用⑸18鋼筋，每根挑木處設(shè)兩根，用50kN花蘭螺絲上緊。設(shè)臨時(shí)吊筋的目的是將系梁施工荷載傳給拱肋，減少老橋荷重，不使老橋產(chǎn)生扭曲失穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)單根系梁一次澆筑;同時(shí)也減少了老橋溫度變形對(duì)系梁施工的影響。?

　　第二步――同時(shí)從兩端向中間澆筑系梁。在澆筑系梁的同時(shí)進(jìn)行第二批張拉，用以平衡系梁施工荷載所產(chǎn)生的約800kN水平推力。?

　　第三步――在另一根系梁澆筑完后現(xiàn)澆橋面板，橋面板底模主要支撐在老橋橋面上。

　　2.2.7　體系Ⅵ

　　安裝吊桿，拆除臨時(shí)吊筋，在拆除拱腳段限位裝置后進(jìn)行第三批張拉。至此，新橋脫離老橋，完成體系轉(zhuǎn)換。

　　2.2.8　施工監(jiān)測(cè)

　　施工進(jìn)行以下現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)：(1)觀測(cè)墩頂位移;(2)觀測(cè)老橋跨中高程變化值;(3)觀測(cè)系梁澆筑過(guò)程中的撓度變化。

　　2.3　主墩施工

　　2.3.1　老橋

　　4根灌注樁：在老橋橋面及拱波上開(kāi)孔，立鉆架于老橋面上，進(jìn)行鉆孔澆注樁施工;其余4根鉆孔樁、承臺(tái)及立柱均按常規(guī)施工。

　　2.3.2　蓋梁

　　因蓋梁梁底標(biāo)高低于老橋面，需將蓋梁處老橋面破開(kāi)，然后立模澆筑。

　　2.3.3　注意事項(xiàng)

　　(1)拱波開(kāi)孔后隨即加固，澆一層20cm厚鋼筋混凝土，新老混凝土用錨固筋連接。?

　　(2)蓋梁施工完畢及時(shí)恢復(fù)老橋面。

　　3　拆除老橋

　　在新橋橋面板完工以后即可拆除老橋，并按確定的卸載程序進(jìn)行。

　　3.1　拆除老橋面

　　從兩頭空腹段開(kāi)始向跨中分割，將塊件放到拱波上，用50kN小浮吊吊出。

　　3.2　拆拱波

　　從跨中向兩邊拆拱波，不但便于操作，也不會(huì)導(dǎo)致主拱圈失穩(wěn)。

　　3.3　拆拱圈

　　通過(guò)橫梁預(yù)留孔將老橋中部拱圈懸掛在新橋下，將兩側(cè)拱圈吊在新橋蓋梁上，中部按照7.5m長(zhǎng)分成7段，每段重約30kN。先將跨中一段用倒鏈滑車放到船上運(yùn)走，其余各段仍從跨中向兩邊逐節(jié)分割吊走。

　　4　結(jié)束語(yǔ)

　　(1)利用老橋建新橋，具有減少施工設(shè)施、節(jié)約投資、不斷航或少斷航等優(yōu)點(diǎn)。但在老橋兩側(cè)及老橋面上鉆孔，給鉆機(jī)架立帶來(lái)不便。?

　　(2)利用新橋拆老橋，施工有條不紊、干凈利落。?

　　(3)設(shè)計(jì)較好地解決了新橋與老橋、新橋與新航道之間的關(guān)系。