大跨度斜跨式过街天桥施工技术

蒋剑波 王世纪 凌中梁 安 勇

中亿丰建设集团股份有限公司 江苏 苏州 215011

随着建筑理念和施工技术的不断创新，人们更加追求公共建筑的大跨度、大空间，或后期对多栋建筑进行连通，使交通更便捷，但给施工带来很多困难。为确保工程施工更简单、高效，需探索出工程施工性价比更好的施工技术，从而不断提升工程施工效益[1-5]。

1 工程概况

本工程位于苏州市吴中区吴郡路与天鹅荡路交叉口，天桥斜跨天鹅荡路与吴郡路这2条主要道路，建成后将成为连接2个地块商业区的人行天桥。天桥总建筑面积约7 856.76 m2，地上3层，楼梯局部高度29.2 m。天桥主体为3层钢桁架结构，层高约5 m，桥体总长度199.788 m，桁架最大跨度73.748 m。天桥桁架横向间距为12.5 m，外侧最大悬挑为5 m。天桥使用年限为50年，安全等级为二级，楼层面为钢筋桁架楼承板＋混凝土组合楼面，外立面主要为铝板、玻璃纤维增强混凝土（GRC）构件及玻璃幕墙。天桥钢结构质量约3 900 t，所用钢结构材料材质均为Q355B。天桥建筑效果图如图1所示。

图1 建筑效果图

2 工程重、难点

本工程为市政桥梁，位于吴中区太湖新城主要商业区，天桥斜跨2条主要道路，跨度大，单根构件几何尺寸大，质量大，施工场地小，因此在施工中控制的重点有：

1）天桥斜跨2条主要道路，施工不允许同时全封闭道路，不能长时间影响旁边商业区营业，施工期间交通疏导非常重要。

2）天桥跨度大，必须设置多个临时支撑。

3）钢桁架的卸载与监测难度大。

3 天桥施工整体部署

根据本工程特点，天桥施工分为3个阶段：

1）封闭天桥中间和两端核心筒区域，进行桩基、基础和核心筒结构施工。

2）封闭天鹅荡路段施工区域，进行天鹅荡路区域结构及装饰施工。

3）开通天鹅荡路，封闭吴郡路段施工区域，进行吴郡路区段钢结构及装饰施工。

4 施工期间交通疏导

工程所处商业区，在周末和节假日经常出现人员、车辆拥堵，若加上施工交通受限，必然加剧车辆拥堵，故此，交通疏导显得格外重要。

依据交警的意见和建议，结合现场施工具体要求，兼顾商业区营业需求，编制出具体的交通疏导方案。

4.1 施工第1阶段交通疏导

天桥中间及两端核心筒封闭，进行桩基、基础和结构施工，商业区各出入口正常通行（图2）。

图2 施工第1阶段交通疏导平面布置示意

4.2 施工第2阶段交通疏导

天鹅荡路段施工区域道路封闭，进行天鹅荡路区域结构及装饰施工，商业区南侧2个出入口，只进不出，单向通行（图3）。

图3 施工第2阶段交通疏导平面布置示意

4.3 施工第3阶段交通疏导

开通天鹅荡路段施工区域道路，封闭吴郡路段施工区域，进行吴郡路区域结构及装饰施工。商业区东侧2个出入口，局部通行受阻需绕行（图4）。

图4 施工第3阶段交通疏导平面布置示意

施工期间还对1处公交线路和站点进行微调，在道路封闭期间，主要出入口还配置了专职交通协管员全天候管理现场。

5 天桥施工技术

根据本工程特点，组织专家进行施工方案论证，听取专家建议，更好地指导施工。

5.1 临时支撑设置

根据钢构件加工运输尺寸及质量，在桁架约20 m处设置拼装临时支撑架（图5）。

图5 钢结构吊装临时支撑架平面布置示意

5.1.1 临时支撑架设置

对照建设单位提供的地下管线图，经现场人工挖掘，准确定位地下燃气管道及自来水主管位置和走向，在保持必要的安全距离情况下，设置临时支撑点。

临时支撑架由三榀型钢桁架片组成，顶部两侧设置φ300 mm支撑砂漏，中间位置放置100 t千斤顶，作为桁架拼装标高微调之用。

5.1.2 临时支撑架基础

根据钢桁架桥梁设计计算模型，模拟计算施工过程中各临时支撑点的反力。

在道路路面上，临时支撑架基础受力经核查计算满足受力要求。在天鹅荡路和吴郡路段施工绿化带区域，参考原有地基勘察报告，需对这部分区域老土进行换填，每30 cm分层进行夯实，表面再用混凝土硬化。换填之后，该区域地面承载力可达到三级公路地基120 kPa的地基承载力，满足承载要求。

5.2 钢桁架安装分析

钢桁架的吊装，单体质量超出10 t的构件采用220 t汽车吊吊装，其余构件用70 t和50 t汽车吊吊装。钢桁架散装先安装桁架下弦主梁、下斜腹梁，再安装中弦主梁、上斜腹梁，最后安装上弦主梁，桁架之间的横梁随下弦、中弦、上弦主梁同步安装。

施工前使用Midas软件对钢桁架吊装的每个工况进行分析。经分析，构件位移最大值为2.7 mm，符合规范要求；构件应力比最大值0.09，构件强度符合规范要求；钢桁架吊装各工况受力分析结果均符合规范要求。

5.3 钢桁架卸载与监测

5.3.1 钢桁架卸载

本工程采用2次分段卸载。第1次卸载是在跨天鹅荡路段钢桁架完成后进行，第2次卸载是在吴郡路段钢桁架完成后进行。

钢桁架所有构件安装完成，高强螺栓终拧及焊缝焊接完成后，采用沙漏支座卸载，由于变形位移值很小，6个卸载点同时进行卸载操作，并观测记录卸载前后钢桁架下挠数值。钢桁架自重卸载后，通过测量结果可以发现，桁架挠度值均小于计算值，满足规范要求。

5.3.2 应力应变监测

钢结构关键构件的应力应变监测：在临时支撑卸载、主体钢结构施工完成、楼面板浇筑完成、上部荷载施工完毕及投入使用等阶段，对关键构件的应力强度较大的位置进行监测，如大跨度桁架下弦钢梁跨中位置的下翼缘及上弦钢梁支座位置的上翼缘等部位。

在钢桁架上共设21个应力监测点，28个位移监测点。应力值通过振弦应变计监测，位移值通过全站仪监测。天鹅荡路段桁架第1次监测结果为支撑架拆除后的应力应变变化值，第2次监测结果为个别楼层区域浇筑混凝土，第3次监测结果为楼面屋面混凝土全部浇筑完成后的累计应力应变值，所有监测结果全部在设计允许范围内。吴郡路段桁架第1次监测结果为支撑架拆除后的应力应变变化值，第2次监测结果为个别区域浇筑混凝土，第3次监测结果为楼面屋面混凝土全部浇筑完成后的累计应力应变值，所有监测结果全部在设计允许范围内。

6 结语

做好施工前的交通疏导，合理设置临时支撑架，应用有限元分析设计软件对各种施工工况进行分析，以及对钢桁架的卸载进行应力应变监测，是保障商业区大跨度斜跨式过街天桥工程顺利实施的关键，也是最简单、最有效、性价比最高的施工方案，为今后大跨度过街天桥项目的施工积累了经验。

随着我国建筑业的快速发展，人们对大跨度、大空间钢结构的追求更加强烈，需要在施工中结合工程特点不停地探索、创新，运用新工艺、新方法，来满足市场更高的需求。