跨大治河贝雷桥施工管理措施研究

陈称禄

上海华绍市政建设工程有限公司，上海 200435

1 工程概况

大治河是上海市“一环十射”规划干线航道之一，也是上海国际航运中心建设的重要组成部分，更是沟通洋山深水港区和相邻省区的重要国家级集装箱运输主通道。由于大治河通航等级提升至Ⅲ级航道，大治河上的桥梁均需拆除重建。浦星公路为一级公路，是上海南北向主干道，日均流量约20000辆。浦星公路西侧紧邻西闸，航道规划宽度为195m，全年日均流量为180艘，此外还需通行大车长、大荷载的BRT公交车。因此，确保施工期间水上水下交通畅通的跨大治河钢便桥成为项目顺利实施的重中之重。

浦星公路交通便道是浦星公路跨大治河桥梁改建施工期间的临时工程，以保障施工期间社会车辆的正常通行。设计车速为30km/h，断面标准段宽18m，建设规模为双向4车道，两侧设人行道。

跨大治河钢便桥全长169.4m，跨径布置为27m+36m+42m+36m+27m，共分六幅桥设置。中间四幅桥为车行道，每幅桥通行净宽为3.7m，采用五跨简支的加强型三排双层“321”型下承式贝雷桁架梁结构。两侧两幅便桥为人行道，每幅桥通行净宽为2m，采用五跨简支的加强型三排单层“321”型下承式贝雷桁架梁结构。贝雷桥跨越大治河（Ⅳ级航道），为保证航道通航要求，经与航道管理单位商定，主跨跨径保持与老桥通航孔一致，桥梁结构安全等级为二级，设计使用年限3年。

钢便桥特点：（1）主跨跨径42m，需要通行BRT公交车，车身长、车载重。（2）根据车流量统计，浦星公路高峰车流量为1100～1200辆/h（货车、集卡除外），日均流量约20000辆。（3）桥梁运营使用年限计划3年。（4）大治河为Ⅳ级航道，闵行段社会船舶全年日均流量为180艘，高峰日均流量为240艘，低谷日均流量为60艘。

贝雷桥具有结构简单、运输方便、架设快速、分解容易的特点，同时具备承载能力大、结构刚性强、疲劳寿命长等优点，可以根据实际需要的不同跨径组成各种类型和各种用途的临时桥、应急桥和固定桥，且具有构件少、重量轻、成本低的特点。贝雷桥由于自身桁架结构特性，其跨径组合受荷载、车速、流量、扰度等因素限制，尤其是作为需要开放社会车辆交通的大跨度临时便桥，需要采取各种加强措施后才能有条件地通行。

2 贝雷桥施工管理措施

2.1 优化结构

（1）横梁优化。按体系可靠性分析，现有横梁属于贝雷桥的承载能力短板，是最薄弱构件，采用28a工字钢可提高桥跨体系可靠性（横梁弯曲应力失效模式可靠指标β由2.36提高到2.45）和提高8.5%的抗弯能力（工字钢翼缘宽度相同，不会改变横梁垫板上的定位销位置），从而提高了桥跨体系的安全性。

（2）支撑架优化。研究试验和经验表明，现有支撑架组合（450型支撑架+250型联板）的三排桁架结构不利于发挥设计承载能力要求。三排桁架不能高效协同受力，外排桁架受力很小，承载能力远没有达到设计指标，从而降低了桥跨整体承载能力。试验表明，700型支撑架改善了三排桁架结构的受力不均匀状况，提高了桥跨体系承载力。

（3）桥面板优化。标准“321”型钢桥桥板组合为802mm+802mm+482mm+802mm+802mm。多年实践表明，该组合能满足应急抢险短期使用要求（一般在3～6个月），但不能满足工程长期使用要求（一般超过1年）。主要原因是标准桥板设计轴压为13t，使用疲劳寿命为10万次，而实际使用时轴压超载、疲劳次数远超过10万次，会出现面板裂缝、撕裂等问题。花纹钢板厚度由4.5mm改为6mm，面板改为750mm+750mm+700mm+750mm+750mm，可显著提高桥板的耐久性。

2.2 加强管理

（1）车辆限速。研究试验表明，车辆冲击系数随行车速度增大而增大，装配式公路钢桥是按应急桥梁设计的，整体性、抗冲击性和抗扭转能力较差，因此要求车辆必须低速过桥，严禁桥上刹车和停车起步等，并设置限速、限重标牌和减速带等交通安全标识。

（2）车辆限行。由于贝雷桥设计承载力限制，应进行绕行交通组织分流，严禁货车通行，并在桥梁两侧设置电子警察监控、抓拍，同时在两侧路口设置交通岗亭，由专人对货车进行管控和指挥绕行。

（3）沉降观测。为保障便桥施工及使用安全，需在便桥搭设及使用过程中对钢便桥进行监控及观测。①在每根钢管桩上设置沉降观测点，使用期间做好钢便桥的监控测量，监测钢管桩的沉降情况，尤其是相邻钢管桩基之间的相对沉降。如出现相对沉降超限，应停止使用，通知各方，以便及时采取措施解决。②监测应从下部桩基完成后开始，各个施工步骤都应测量，之后2～3个月测量一次，以形成完整的沉降曲线和图表，并得到沉降速率。

2.3 水上交通组织

（1）在钢便桥桥墩通航孔左右两个桥墩（即PB3、PB4桥墩）设置防撞墩及警示设施。

（2）桥涵标。在通航孔迎船面的桥梁中央设置正方形标牌标示通航桥孔，正方形标牌为红色。

（3）警示灯灯质。通航桥孔为红色单面定光，通航孔迎船面两侧桥柱上各垂直设置绿色单面定光桥柱等2～4盏。

（4）信号标志。设置通行信号标、鸣笛标、界限标、水深信号标等。

2.4 试验、检验

（1）厂家自检。厂家自检合格后进行荷载试验和结构基频测试。①此次静力荷载试验跨中弯矩荷载工况的试验荷载效率η值为1.13，端部剪力荷载工况的试验荷载效率η值为0.95，横梁荷载工况的试验荷载效率η值为0.83。②在工况L1作用时（试验荷载效率为1.13），42m主跨（车行道）跨中挠度为63.5mm，挠跨比为1/747。③主跨TDR贝雷桁架上弦杆最大压应力为155.1MPa，桁架下弦杆最大拉应力为175.1MPa，桁架上斜腹杆最大压应力为170.3MPa，横梁下翼缘弯曲应力为146.9MPa（折算荷载效率为1），均小于容许应力200MPa（钢材为Q345B，容许应力为200MPa）。④主跨竖向一阶频率为2.783Hz，对应的阻尼比为1.045%；桥跨横向一阶频率为1.367Hz，阻尼比为2.567%。因此，42m主跨贝雷桥承载能力符合设计要求（公路设计荷载为Ⅱ级）。

（2）委托第三方检测。委托第三方现场进行静、动载试验。①静载试验中应力实测值小于理论值，校验系数小于1。②静载试验中挠度实测值不大于理论值，校验系数不大于1，相对残余挠度小于20%，说明桥梁处于弹性工作状态。③自振频率实测值小于理论计算值，说明桥梁的整体刚度偏小，而实测振型和理论分析的振型比较吻合，结构阻尼比在正常范围内。④在40km/h的车速下，实测冲击/动力放大系数（1+u）为1.266，大于理论计算值，车速较低的情况下，冲击系数与理论值比较吻合。

综上所述，主跨结构挠度和应变符合规范要求，在动荷载作用下，结构模态正常：自振频率实测值小于理论计算值，而实测振型和理论分析的振型比较吻合，结构阻尼比在正常范围内。

3 维护及养护

3.1 加强巡视及检查

（1）建立日常巡视、定期检查相结合的制度，同时项目部成立临时钢便桥养护工程和突发事件应急处置小组，处理便桥日常运营事务，日常巡视至少每天3次（早、中、晚），并及时填报日常巡视表格。

（2）定期检查贝雷桁架纵梁连接处的销子及定位销的松动脱落情况，如有松动应及时加固。

（3）检查螺栓松动情况，对螺栓、螺帽脱落的部位及时安装紧固。

（4）经常检查各钢构件之间的焊缝，如出现焊缝断裂等，要及时补焊。

（5）对桥面板发生翘曲或损坏的部位，应及时修复或更换。

3.2 采用寿命预警制度

（1）定期检查。采用目测方法，每月检查1次。①检查桁架销是否有保险销，桁架销是否松动。②检查桥板是否有变形或破损。③检查加强弦杆与桁架是否连接可靠，弦杆螺栓是否缺失或松动。④检查支撑架与桁架是否连接可靠。⑤检查桥板螺栓是否缺失或松动。⑥检查横梁夹具是否缺失或松动。⑦检查与横梁接触的桁架竖腹杆是否有裂纹。

（2）年检。为了保证贝雷桥的使用安全，必须按规范要求进行定期年检。

4 结束语

该桥于2018年3月开始钢便桥施工，于2018年8月3日正式开放交通，运营至2020年6月30日，历时697d，没有出现桥面板裂纹、撕裂等现象，桥梁沉降满足设计要求和使用功能（桥墩累计沉降小于8mm），贝雷桥运营没有出现安全事故，安全、有序、圆满完成了交通翻交的使命，为该工程主体工程的顺利实施和交通畅通提供了坚实的基础和支撑，达到了预期的效果和目的，也为贝雷桥在大跨度、大流量、长期使用的项目中的施工、运营、维护等积累了宝贵的经验和素材。