哈尔滨绕城公路东北段松花江大桥设计与施工

刘立军

(黑龙江省公路勘察设计院)

1 概述

哈尔滨绕城公路东北段松花江大桥(以下简称“松花江大桥”)是哈尔滨环城过境高速公路上的一座大型桥梁，桥梁全长2 324.92m，于哈尔滨水泥厂附近跨越松花江干流。松花江大桥主桥采用5跨预应力混凝土连续箱梁，跨径组合为90.5m+3 ×138m+90.5m，全长505.0m。松花江大桥引桥采用40.0m预应力简支T梁结构，江南引桥布设9孔，江北引桥布设34孔。大桥全宽28.0m，采用两个分离的单箱单室箱梁，单箱宽13.5m，桥面横向布置为：0.75m(安全带)+11.75m(行车道)+3m(中央分隔带)+11.75m(行车道)+0.75m(安全带)。

2 松花江大桥主桥箱梁的结构设计和分析

2.1 主桥箱梁结构设计

(1)主桥箱梁纵桥向预应力采用大吨位预应力张拉锚固体系，充分发挥箱梁腹板、顶板和底板的工作性能。

(2)主桥箱梁采用大悬臂翼缘板的单箱单室薄壁截面，提高单位面积的惯性矩、提高全桥的整体刚度和强度。

(3)主桥箱梁顶板厚度为0.25m;腹板在跨中49m范围内为0.5m，向支点方向依次过渡为0.6m、0.7m、0.85m;底板厚度在跨中为0.3m，在墩顶根部为0.9m，其间按1.65次抛物线连续变化。

(4)主桥箱梁采用变高度箱梁，箱梁根部高度7.7m，是跨径的1/17.9，箱梁跨中高度为3.0m，是跨径的1/46，箱梁高度按1.65次抛物线变化。

(5)主桥箱梁采用闭口单箱断面，增加了抗扭刚度。在各墩墩顶及合拢段处设置横隔板，主墩顶横隔板厚2.0m，过渡墩顶横隔板厚1.5m，合拢段处横隔板厚0.4m。

(6)主桥箱梁为纵、横、竖三向预应力体系。

2.2 主桥箱梁结构分析

主桥箱梁纵向采用“桥梁博士V3.03”分析计算，按5跨连续梁建模，共分250个单元，46个施工阶段，按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)的要求对正截面及斜截面进行应力验算和强度验算。

主桥箱梁横向按框架结构计算，采用“桥梁博士V3.03”建模，对各截面进行应力验算和强度验算。

3 施工关键技术

3.1 松花江大桥主桥深水基础冬季施工技术、大体积混凝土施工技术

松花江大桥主桥深水基础冬季施工，技术难度大，施工复杂，需要克服温度低等不利因素。针对松花江大桥桥址处的水温、气象、地质等特点，制定了一整套深水基础冬季施工技术。深水基础冬季施工技术主要包括以下几个方面：冬季钢管桩在进行对接焊和下沉过程中的技术措施;军用梁临时便桥和平台施工技术的研究;钢围堰设计的理论依据、受力分析、检算过程以及加工、拼装、下沉的施工方法;护筒的下沉方法;泥浆的加热保温措施;考虑温度影响钻机的选型;钢筋笼冬季焊接的注意事项;大体积混凝土的温度控制措施;混凝土配合比的选择、浇筑方法。

3.2 松花江大桥主桥下部结构大体积混凝土施工

松花江大桥主桥下部结构大体积混凝土施工是整个桥梁工程中的重点和难点。为保证外观要求，对模板体系进行相应的技术比选，结合现场实际情况，采用较先进的大块组合钢模板外背特制桁架骨架作为模板体系，无拉杆施工方案。

通过多方面的试验研究，制定了墩身大体积混凝土施工工艺和操作方法，确定了相应的技术参数。采用设置降温水管的方法解决承台和墩身大体积混凝土水化热的施工难点，保证了施工质量。

3.3 松花江大桥引桥预制T梁的制运架技术

松花江大桥引桥上部结构采用40m预应力简支T梁，T梁单梁重120t，在预制T梁之前，对T梁的预制、运输和架梁的关键施工技术进行了研究，制定了合理可行的施工方案和施工工艺。

T梁采用钢模板进行施工，在保证各项技术标准要求下，每套模板较以往施工所用的模板轻便约1T。T梁的提梁设备、架梁设备均由项目自行设计加工，特别是轻便架梁机巧妙的运用T梁作为配重，取消了先导梁附加设备，为架梁机瘦身奠定了基础，仅架梁机一项就比同类型的其它架梁机节省了20t钢材。

3.4 松花江大桥主桥高性能混凝土施工技术

松花江大桥主桥悬浇段箱梁采用C60高性能混凝土，此类混凝土首次应用在黑龙江省悬浇连续梁中;本项目通过大量的配合比试验确定了主桥箱梁C60混凝土的配合比，C60混凝土的强度、弹性模量等各项指标均满足要求。

3.5 松花江大桥主桥箱梁大悬臂过冬施工技术

松花江大桥主桥箱梁跨度为138m，单侧21个节段。哈尔滨由于受冬季的影响，全年的有效施工期短，很难在一个年度完成全桥的悬浇施工，需要分两个年度完成，且第二个年度受主桥箱梁合拢段施工和桥面附属设施工的限制，能够完成的悬浇节段数量有限，这就导致了主桥箱梁出现了大悬臂状态过冬的情况。

主桥箱梁大悬臂状态过冬是本工程施工安全的重点和难点，经多次讨论、研究，确定了临时锚固和钢管临时支撑相结合的支护方案，同时制定了主桥箱梁大悬臂过冬的监控方案和预警机制，主桥箱梁大悬臂状态安全过冬。

3.6 轻型三角挂篮施工技术

松花江大桥主桥箱梁采用挂篮悬浇施工，箱梁全宽13.5m，底板宽6.6m，箱梁悬浇长度为2.5 ～4m，最大悬浇节段重140t，梁段属于大截面大吨位梁段。主桥箱梁采用轻型三角挂篮施工，该挂篮比传统挂蓝节省10t钢材。

3.7 主梁线形及内力的监控

对高次超静定桥跨结构，其成桥的梁部理想的几何线型与合理的内力状态不仅与设计有关，而且还依赖于科学合理的施工方法。松花江大桥主桥将大跨度桥梁施工控制理论和方法应用到了施工过程中。结合施工过程中测得的各阶段主梁内力、应力、和变形数据，实时分析各施工阶段主梁内力、变形，并与设计值进行对比，以便确定下一节段的里默标高，确保了松花江大桥主桥建成后的线形与设计相符。

4 结束语

在松花江大桥主桥和引桥的施工过程中，积极推广应用新技术、新工艺、新材料，精心组织，强化管理，保质保量地完成了施工任务。2008年9月，松花江大桥主桥比计划工期提前一个月实现合龙;2009年10月，哈尔滨绕城公路东北端松花江大桥投入使用，哈尔滨绕城公路闭合成环，过境车辆不再进入市区，缓解了市区主要干道的交通压力。