2012年公路监理工程经济：新虹桥的改建设计与施工

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2012年公路监理工程经济：新虹桥的改建设计与施工
发表时间：2012年9月10日16:12:5
2012年公路监理师考试于10月12日-14日开考，为帮助学员更好的参加考试，特摘公路监理师章节考试重点供大家参考，本节主要阐述公路监理师公路工程经济知识点，希望对您有所帮助！
新虹桥位于锡山市新安镇以北3km处，是苏南运河整治工程无锡段桥梁改建工程之一。
由于该段航道需一侧拓宽、老桥太窄及净空太低等原因，故决定将老桥改建为新虹桥。该改建工程的设计和施工均立足于“利用老桥建新桥，利用新桥拆老桥”。该工程由江苏省交通科学研究所设计，无锡桥梁工程公司承建，无锡市苏南运河整治工程指挥部负责监理。大桥于1993年12月开工，1994年12月31日建成通车。
新桥主跨采用60m预应力钢筋混凝土系杆拱，拱肋间距10．5m，边跨为20m“T”型简支梁，下部结构为桩柱式桥墩。设计荷载汽—20级，通航净空50m×7m。
老桥为一波两肋双曲拱桥，跨径80m，桥面宽6．0m＋2×0．5m＝7．0m，主拱圈间距5．2m，经加固后设计荷载为汽—15级。
1　工程设计
与改建有关的设计主要有总体布置及承台设计。
1．1　总体设计
新桥总体布置应：①必须避开老桥主拱圈、横向板、腹拱立柱、桥台等主要受力构件；②尽量做到新、老桥对称布置，以维持老桥原受力体系，不使老桥产生过大偏载，保证老桥的纵横向稳定。确定新、老桥的关系主要有以下几点：
1．1．1　立面
（1）要求新桥梁底标高高于老桥桥面标高，并留有一定的富余（本工程为0．5～1．3m），以满足新桥系梁施工支模的需要。主墩盖梁需嵌入老桥桥面，有利于主墩加固。当然，承台顶面标高要低于老桥主拱圈下缘，并需有一定空间。
（2）老桥跨径应大于新桥跨径。
1．1．2　横断面
新桥主跨双立柱净距应大于老桥桥宽（7．0m），故取8．5m（见图1）。
1．1．3　平面和横断面间
（1）1个主墩有8根桩，其中4根在老桥桥面范围之内，桩位由主拱圈间距确定，其余4根要离开老桥一定距离，以方便钻机架立。钻桩时需要在老桥面及拱波上开孔。钻孔桩施工完毕后，需及时恢复拱波及桥面，并要加固拱波。
（2）新、老桥轴线应尽量重合。
1．1．4　立面及平面间
（1）为便于航行及美观，设计应尽量使新桥中心线与新航道中心线一致，另设计还应使新桥中心线与老桥中心线重合，否则不利于桩基布置，使老桥产生偏载。由于航道仅在右岸拓宽，使得新、老航道中心线相差7．3m，河段河面宽为78．2m，但航道整治宽度为70m，小于该处河面宽度，故实际偏离只有3．2m。因受老桥横向板及跨径的影响，只能将新桥中心线定在距老桥中心线2．75m处，新桥中心线与新航道中心线仅差0．45m。
（2）新桥全长101．64m，老桥全长（从台背起算）98m。由于新老桥中心线不重合，右桥墩落于老桥台右侧，左桥墩位于同侧老桥台上。
（3）对于偏荷载，可加平衡重来解决。对于新桥中心线与新航道中心线不重合的问题，可通过修正航道来实现。边墩上老桥台的问题，在施工上可先主跨后边墩，因边墩施工对老桥受力影响不大，为方便主跨安装，边墩仍然先于主跨施工。
1．2　承台设计
通常情况下，立柱在4根桩的交会处，桩对称于立柱布置，并满足最小桩距要求。这就要求承台具有足够的刚度和抗剪强度，使8根桩均衡受力，设计的承台厚度及配筋要满足这一要求。
2　施工
2．1　结构施工方案
横梁及拱肋预制，系梁及桥面板现浇，利用500kN大浮吊安装拱肋及横梁，用系梁预应力筋来平衡拱肋产生的水平推力，系梁施工荷载则通过临时吊筋传给拱肋，老桥主要承受横梁施工荷载。
2．2　建立施工体系及实现体系转换
本工程的体系转换程度按图2所示进行。
2．2．1　体系Ⅰ
在主墩盖梁上设限位装置，恢复老桥面，在主墩承台上立拱脚段支撑，将拱脚段吊装在盆式橡胶支座上，并将限位装置与拱脚端头锚垫板焊接。限位装置为4根10号工字钢，其作用为：①防止拱脚段意外倾覆；②将拱肋水平推力传递给主墩及老桥；③起水平约束作用。恢复老桥面的作用有：①加固主墩；②利用老桥抵抗拱肋产生的部分水平推力。
2．2．2　体系Ⅱ
根据老桥面与系梁底面净空高度，以及系梁施工荷载设计系梁模板，系梁模板由挑木、纵向方木、横向方木、钢模板组成，其叠合高度为0．65m，横梁压在挑木上，横梁与挑木之间用木垫块楔紧。在横梁端头用16钢筋将挑木吊紧，使之形成一个完整的悬臂受力体系，亦大大缩短了挑木的悬壁长度。
焊接系梁纵向钢筋数量为36根20和38根12。一旦主墩在拱肋水平推力作用下发生位移，它即可发挥平衡作用。
2．2．3　预应力体系
体系Ⅱ建立之后，即可布置系梁预应力筋。每根系梁设计有13束78根低松弛钢绞线，设计张拉力为14950kN，按加载顺序分三批进行张拉。中段拱肋合扰时张拉第一批，系梁浇筑时张接第二批，桥面桥完工后，去掉限位装置开始张拉第三批，做到张拉与加载同步进行。
2．2．4　体系Ⅲ
用500kN大浮吊安装拱肋边段，就位后用扒杆固定，系上缆索，安装接头套箍、托架。此时已产生约270kN水平推力，通过限位装置传给主墩及老桥。
2．2．5　体系Ⅳ
浮吊吊运拱肋中段就位。合扰后产生的总水平推力为70．6kN。在浮吊卸载的同时进行第一批张拉，即边卸载边张拉。
系好缆索，移走扒杆，进行第二片拱肋安装。第二片拱肋合拢后，及时安装风撑，使两片拱肋具有可靠的横向稳定。
2．2．6　体系Ⅴ
体系Ⅴ的建立分三步进行：
第一步——在拱肋上设临时吊筋吊住系梁模板。吊筋采用18钢筋，每根挑木处设两根，用50kN花兰螺丝上紧。设临时吊筋的目的是将系梁施工荷载传给拱肋，减少老桥荷重，不使老桥产生扭曲失稳，实现单根系梁一次浇筑；同时也减少了老桥温度变形对系梁施工的影响。
第二步——同时从两端向中间浇筑系梁。在浇筑系梁的同时进行第二批张拉，用以平衡系梁施工荷载所产生的约800kN水平推力。
第三步——在另一根系梁浇筑完后现浇桥面板，桥面板底模主要支撑在老桥桥面上。
2．2．7　体系Ⅵ
安装吊杆，拆除临时吊筋，在拆除拱脚段限位装置后进行第三批张拉。至此，新桥脱离老桥，完成体系转换。
2．2．8　施工监测
施工进行以下现场观测：（1）观测墩顶位移；（2）观测老桥跨中高程变化值；（3）观测系梁浇筑过程中的挠度变化。
2．3　主墩施工
2．3．1　老桥
4根灌注桩：在老桥桥面及拱波上开孔，立钻架于老桥面上，进行钻孔浇注桩施工；其余4根钻孔桩、承台及立柱均按常规施工。
2．3．2　盖梁
因盖梁梁底标高低于老桥面，需将盖梁处老桥面破开，然后立模浇筑。
2．3．3　注意事项
（1）拱波开孔后随即加固，浇一层20cm厚钢筋混凝土，新老混凝土用锚固筋连接。
（2）盖梁施工完毕及时恢复老桥面。
3　拆除老桥
在新桥桥面板完工以后即可拆除老桥，并按确定的卸载程序进行。
3．1　拆除老桥面
从两头空腹段开始向跨中分割，将块件放到拱波上，用50kN小浮吊吊出。
3．2　拆拱波
从跨中向两边拆拱波，不但便于操作，也不会导致主拱圈失稳。
3．3　拆拱圈
通过横梁预留孔将老桥中部拱圈悬挂在新桥下，将两侧拱圈吊在新桥盖梁上，中部按照7．5m长分成7段，每段重约30kN。先将跨中一段用倒链滑车放到船上运走，其余各段仍从跨中向两边逐节分割吊走。
4　结束语
（1）利用老桥建新桥，具有减少施工设施、节约投资、不断航或少断航等优点。但在老桥两侧及老桥面上钻孔，给钻机架立带来不便。
（2）利用新桥拆老桥，施工有条不紊、干净利落。
（3）设计较好地解决了新桥与老桥、新桥与新航道之间的关系。
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