扬州市金湾河大桥工程建设实践

赵四元

（扬州新盛投资发展有限公司，江苏 扬州 225000）

1 工程概况

金湾路位于扬州市江广融合区域核心区，北起启扬高速双沟互通，南连沪陕高速杭集南互通，是扬州市总体交通规划“五横七纵”快速路网体系的一纵，也是城市东部地区南北向的第一条快速集散要道。金湾路主线为一级公路兼顾城市快速路，断面采用一级公路城镇断面并主辅分离，计速度80 km/h；辅道为城市次干路，设计速度40 km/h；道路红线宽度60 m。金湾河大桥为金湾路主线和辅道跨越金湾河的通道，经方案比选，主桥采用造型简洁流畅、经济合理、技术可靠的预应力混凝土连续梁桥，桥梁面积约12 100 m2，见图1[1-6]。

图1 主桥效果图

2 总体布置

桥梁跨径布置是桥梁总体布置的关键，合理的跨径布置对节约工程造价、降低施工难度、提升桥梁景观效果具有重要意义。

金湾河桥址处与金湾路斜交24°，现状河宽约185 m，河道北侧无堤防，岸边为高地、围墙。河道南侧现状有堤防，堤防迎水坡至河道有约45～65 m宽的河滩。金湾河为等外级航道，但沿线码头船舶规模大于等外级航道标准，根据扬州市航道管理处要求，需考虑拟建桥位处上游油库、砂石建材等大中型码头船舶通航的要求，桥梁通航尺寸取30 m×4.5 m（宽×高），设计最高通航水位5.43 m。根据防洪影响评价结论，桥梁水中可设墩，桥墩须与水流方向平行，主桥跨径布置为60m+100m+60m，见图2。

图2 总体布置图（单位：m）

根据道路横断面车道布置要求，主线为双向六车道，辅道为双向四车道，并布置人行道和非机动车道，主辅分离，设置中央分隔带和侧分带。由于桥梁斜交角度较大，且上部结构采取斜桥正做，单幅桥梁宽度不宜太大，桥梁断面采用分离式两幅桥布置，单幅桥宽27.5 m。为减小悬臂浇筑节段重量，每幅桥又分成两个单箱单室断面分别悬浇，中间悬臂相邻处设20 mm变形缝通过桥面铺装连成一体。中央分隔带及侧分带宽度同两侧道路接线段设置，桥面布置沿道路中心线对称，双向2%横坡。

3 桥梁结构设计

金湾河大桥主桥上部结构采用60m+100m+60m预应力混凝土连续箱梁，本工程单幅桥宽27.25 m，采用挂篮悬臂施工，为减小悬浇节段重量，采用两个单箱单室断面分别悬浇。为减小挂篮施工难度，采用直腹板形式。

箱梁中支点高5.8 m，高跨比1/17.24；跨中梁高2.5 m，高跨比1/40，跨中梁高与支点梁高之比为0.43，边跨与中梁高对称，梁高按二次抛物线变化。箱梁墩顶设置横梁，中横梁正交布置，端横梁斜交布置，中跨跨中设横隔板，中横梁及边墩附近底板设永久人孔。每个箱室中支点和边支点均设置双座，横向间距5.0 m。箱梁0#节段长度为12 m，对称悬臂浇筑部分共分为11个节段，节段长度3.0～4.5 m，合龙段长2.0 m，全桥共设置二个边跨合龙段和一个中跨合龙段，边跨支架现浇段长8.9 m，见图3。

图3 箱梁截面尺寸（单位：mm）

箱梁纵向设预应力钢束，按全预应力构件计算。横向及竖向不设预应力，桥面板按钢筋混凝土构件设计。纵向预应力采用ΦS15.2高强度低松弛钢绞线，标准强度为1 860 MPa，锚固体系为群锚体系，预应力均采用真空压浆工艺，见图4。

图4 预应力布置图（单位：mm）

4 计算分析

预应力连续梁纵向计算采用桥梁博士软件建立有限元模型进行分析。计算模型按照施工步骤模拟，考虑临时固结、挂篮前移、混凝土浇筑、转移锚固、合龙、体系转换等过程。主梁纵向按全预应力构件设计，考虑恒载、预应力及其次内力、收缩徐变、汽车和人群活载、温度作用和不均匀沉降以及施工荷载等效应。计算时按设计规定的挂篮重量和锚固位置准确模拟施工过程；非线性温度效应按现行规范计算；基础不均匀沉降考虑了中墩2 cm、边墩1 cm。

总体计算结果表明，正常使用状态频遇组合下控制断面压应力大于1.8 MPa，标准组合下最大压应力在15.6 MPa左右，见图5～图9。

图5 正截面最大抗力及对应内图包络图（单位：kN·m）

图6 正截面最小抗力及对应内图包络图（单位：kN·m）

图7 频遇组合最小正应力状态（单位：MPa）

图8 频遇组合主应力状态（单位：MPa）

图9 标准组合最大正应力状态（单位：MPa）

可见本桥采用C50混凝土，箱梁满足全预应力构件设计要求，关键断面应力有一定安全储备。

5 桥梁施工与控制

金湾河大桥工程桥梁建设规模大，工期紧，涉及到临时固结、挂篮悬臂浇筑、支架现浇等多项关键技术。施工前须做好前期计划，编制完整的施工组织计划和专项施工方案，并组织专家评审。在施工过程中做到严格控制，确保工程质量。

5.1 临时固结方案

连续梁悬臂施工时永久支座不能承受施工过程中产生的不平衡力矩，施工时需采取可靠的临时固结措施，用以抵抗悬臂浇筑施工时产生的不平衡力矩，以保证T构施工安全。

本工程最大悬臂长度为49 m，且桥墩与梁体斜交设计，墩顶无设置临时支座的条件，故在0#块与承台之间设体外临时柱。

本工程体外临时固结采用Φ630×10 mm钢管内填C40混凝土，桥墩每侧各2根，距支座中心线距离4.5 m，钢管柱横向位置与箱梁腹板位置对应。钢管顶底面通过钢垫板焊接锚固钢筋锚入混凝土内。每根钢管柱内设标准强度为1 860 MPa的Φs15.2 mm钢绞线10根，钢绞线下端作为锚固端锚入承台，上端作为张拉端锚在梁体顶面，钢绞线张拉控制应力为1 395 MPa。另外，在墩顶支座每侧设置36根直径32 mm螺纹钢作为安全储备。

经过实例验证，本工程临时固结设计安全可行（见图10）。在体外临时墩中适当的采用预应力，将不平衡弯矩产生拉力转变为压力，不仅可以充分的利用混凝土的受压承载力，还可以减小钢管柱的锚固长度，降低了因受拉锚固破坏造成的风险。

图10 临时固结立面图（单位;mm）

5.2 挂篮悬臂浇筑

本工程主桥采用挂篮悬臂施工，每个T构共有11个悬浇节段，长度3.0～4.5 m，最大节段重量约138 t。根据金湾河大桥结构特点考虑和工期安排，配备8套16个挂篮同步进行悬臂浇筑施工，左右幅同步施工，节省了工期。

本工程挂篮采用三角形挂篮设计，主要由角形组合主桁梁、行走系统、底篮及模板系统、悬吊系统、锚固系统及工作平台六大系统组成。挂篮工作系数小于0.4，单个挂篮设计自重46.2 t，采用双拼40号工字钢作挂篮主桁主纵梁。挂篮使用前按照1.2倍最大节段重量进行预压，实测最大变形16 mm，满足规范要求并消除了非弹性变形。

挂蓝施工每节段箱体混凝土采用一次浇筑完成，混凝土灌注顺序为：底板→腹板→顶板。灌注时同一T构两侧挂篮、同一挂篮的左右两侧对称地进行，由悬臂端向已浇梁端进行（见图11）。混凝土养护达到规定条件后及时按设计要求张拉悬臂钢束。

图11 挂篮施工

5.3 桥梁合龙及体系转换

连续梁合龙段施工结束后完成结构体系转换，是主梁施工的关键工序，合龙的顺序和合龙温度直接影响桥梁的安全和受力性能。按照连续梁受力特性，一般合龙顺序为：先边跨合龙→再拆除中墩临时固结体系→最后中跨合龙。

合龙前应在温度适合时采用体外劲性骨架将合龙口锁定，并对预应力合龙束临时张拉，完成锁定。锁定后绑扎钢筋，适时浇注混凝土。待合龙段混凝土达到设计强度后，拆除锁定骨架，依次对称张拉顶板合龙束、底板合龙束，先拉长束，后拉短束。临时张拉的合龙束应放松后重新张拉至设计吨位。

合龙施工期间应观察合龙段两端标高情况，如果标高与线型控制不符时，可通过配重作相应调整。临时锁定和混凝土浇筑应选择在夜间温度较低时进行，浇筑后及时采取保温措施进行养护，达到设计要求时先张拉部分预应力束，养护达到龄期再全部张拉。

5.4 施工监控

由于桥梁在施工时环境温度、施工荷载的差异，以及测量误差等会导致桥梁实际受力及线形偏离设计目标，使得桥梁合龙困难，成桥线形与设计不符。所以在施工过程中必须对桥梁结构状态加以监测和控制，以保证桥梁施工的安全、顺利合龙以及结构内力成桥线形符合设计要求。

本工程主桥施工监控采取了监测与控制相结合的技术手段，通过“施工→测量→计算分析→修正→预告→施工”的循环过程，对桥梁内力及线形进行监控。通过分析每个节段施工中混凝土浇筑、预应力张拉和挂篮前移时的变形，计算出施工预拱度，以此来确定该梁段施工时的立模标高。内力监控则是通过在主桥关键截面关键位置埋设应变计，通过应变计监测每个施工阶段桥梁内力情况，确保结构受力处于全范围。

施工过程中还对主墩沉降进行观测，成桥后主桥线形平顺，桥梁内力与理论值吻合，符合设计和规范要求，见图12。

图12 西幅桥成桥标高（单位;m）

6 结语

扬州市金湾河大桥通过方案比选，主桥采用60 m+100 m+60 m预应力混凝土连续箱梁，总体设计经济合理，技术可靠；施工便捷安全，进展顺利。目前该工程已建成通车，运营状况良好，产生了显著的社会经济效益，也为扬州同类型桥梁的建设积累了经验。