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蘇南運河橋梁工程設計綜述

08-22 12:25:50  瀏覽次數:373次  欄目:橋涵工程
標簽:工程設計, 蘇南運河橋梁工程設計綜述,http://www.nvlbio.live
  摘 要: 蘇南運河整治工程中的主要分項工程之一,就是對運河沿線礙航橋梁的改 建。文中簡要敘述這些改建橋梁的設計原則、工程標準、橋位選擇、橋型方案、結構選型及 幾種 橋型的經濟指標比較。 關鍵詞: 運河 橋梁 改建 設計  京杭運河蘇南段(簡稱蘇南運河、以下同)   摘  要:蘇南運河整治工程中的主要分項工程之一,就是對運河沿線礙航橋梁的改 建。文中簡要敘述這些改建橋梁的設計原則、工程標準、橋位選擇、橋型方案、結構選型及 幾種 橋型的經濟指標比較。關鍵詞:運河  橋梁   改建  設計  京杭運河蘇南段(簡稱蘇南運河、以下同),北起鎮江諫壁、途經蘇、錫、常、鎮四市,南迄江浙省界鴨子壩,全長210km。為京杭運河中開鑿最早、歷史最悠久、運輸最繁忙、沿 線經濟最為發達及效益最好的河段之一。  蘇南運河沿線特色較多,一是古城、古鎮多--蘇州古城建城已逾2500多年,滸關古城鎮建 逾2000余年,無錫、常州、鎮江三古城建城亦有2000年左右歷史;二是鄉、鎮企業及國營 大企業多--沿線工、商、礦業企業有7000多個;三是港口、碼頭多--不僅市縣港務部門 的作業區碼頭遍及各主要集鎮、知名度高一些的企業都有自己的貨主碼頭;四是跨越運河的 橋梁和管道橋架不僅多,且橋型結構種類繁雜--蘇州老覓渡橋為元朝時建的老石拱橋,有 60和70年代建的雙曲拱橋,有70年代和近年建造的T型剛構、連續梁橋,此外尚有建于50年 代和70年代初的少量跨徑25m左右的T型梁橋,據1991年調查資料,全線共有67座橋梁,另有 過 河的管道橋梁30余座;五是護岸建筑物多--集鎮和城區河段的駁岸擋土墻在運河第一期整 治工程以及常年航道養護中逐年修建,現各城區河段基本上都建有駁岸擋墻。1  設計原則蘇南運河整治工程是繼京杭運河徐州至揚州段續建工程后的大型內河建設項目之一,其中礙 航橋梁的改建工程規模較大,是它的主要分項工程之一,工程費占蘇南運河整治工程總投資 1/3以上,通過改建后的橋梁必須保證水上運輸安全暢通。橋位的選址、通航孔凈空標準的 執行、橋型布置等應確保安全航行,關于橋梁結構的選型、施工方案、橋梁標準、引道標準 的確定,本著既滿足陸上交通需要,又須以節省投資為宗旨。2  工程標準橋梁工程的建設標準,由通航標準和陸上標準的兩部分組成。2.1  通航孔凈空應滿足船舶(隊)安全暢通的標準  根據國家計委批準的《京杭運河(濟寧到杭州)段續建工程計劃任務書》和交通部下達的《京 杭運河航道設計幾項暫行規定》確定的標準為通航孔凈寬不小于50m,凈高為設計最高通航 水位以上不小于7m,并要求橋下通航凈空一般為矩形斷面。2.2  橋梁應滿足車輛、行人安全過橋的標準    蘇南運河41座礙航橋梁的改建標準,根據它們所處地理位置與用途的不同可概括為以下4種 類型標準:  (1)位于城區或城區與市郊結合部的城市橋梁,其橋面寬與荷載標準均采用城市道路規范規 定、各橋不一,在此略去不談;    (2)位于通往國道(公路)或省道(公路)的支線或聯結線或是縣鄉地方道路上的公路橋,橋面 寬有凈7m和凈9m兩種,人行道寬有1.0m和1.5m兩種,不設人行道者則設護輪坎,荷載為汽-2 0、掛-100,人行荷載為2.5kN/m2和3.0kN/m2兩種;  (3)為集鎮或農村機動車或拖拉機過河服務的汽車或拖拉機橋,橋面凈寬為4.5m,不設人行 道僅設護輪坎,荷載為汽-10級;  (4)為所在集鎮居民過河交通服務的人行橋,橋面寬為凈5m(欄桿內側距),兩端設梯道與車 道結合的坡道,坡比為1∶4,荷載為3.2kN/m2。3  橋位選擇41座礙航橋梁跨越船流密度高、貨運量大的蘇南運河,針對蘇南的特色,根據橋梁設計的原 則和工程標準,在橋位選址中可就以下各條件進行比選后擇優定位:  (1)橋軸線應與航道中心線(或水流流向)正交,如有困難,其偏角在5°以內可按正橋建, 超過5°時,可按斜橋建或擴大通航孔跨徑,能保證其正投影的凈寬符合規定者亦可按正橋 建造。  (2)橋梁應避開從港區內跨越,橋位距港區小于300m者,應經論證后確定;&n

www.nvlbio.livebsp; (3)橋梁應離通航的支河口設置,橋位距通航河口小于200m者,應經論證后確定;    (4)橋梁應避免在彎曲河段上跨越,橋位離彎道起(迄)點小于200m者,須經論證后確定;  (5)橋位的選擇中尚應結合橋頭引道的線形標準一并考慮,在特定的設計車速條件下應符合 公路或城市道路設計規范規定;  (6)橋位的選擇中應考慮不破壞所在集鎮的街區現狀或規劃布局,避免或減少拆遷量,減少 征、租用地;  (7)施工場地受到所在地的約束情況,老橋用作施工臨時支架的可能性。   設計人員多次深入現場調查研究,遵循以上要求進行反復比選,出色地完成選址工作。選址 結果為新安北橋、新虹橋等31座橋梁采用老橋位建新橋;呂城、辛豐等7座橋是結合城鎮規 劃布局移位建新橋;滸關大橋等4座橋梁因原橋位不當,與選址要求有較大矛盾(亦含橋頭引 道布設困難或因施工期間當地交通難以解決等問題),決定移位建新橋。4  橋型方案4.1  橋型方案選擇   蘇南運河礙航橋梁中絕大部分為上承式拱形結構的橋梁,拱橋雖具有節省鋼材的特點,但其 拱肋(雙曲拱)或拱片(桁架拱)占用橋下通航凈空較多, 不僅礙航,且船舶撞橋機率增多, 橋損船壞和航道堵檔時有發生,航道管理部門反映極大。而那些未列為礙航的預應力混凝土 T型剛構加掛孔的橋梁,它的懸臂根部較厚,為滿足橋下通航空間之需,抬高梁底高程。因 此,橋面高程亦較其他橋型的橋面高出1~2m之多,所以T型剛構的橋長一般大于其他橋型者 在66~132m間(橋面縱坡以3%計)。  通航孔跨徑的選擇,根據通航孔凈空標準50×7(m)的規定,一般情況,通航孔跨徑采用55m 即可,但蘇南運河整治是在原有河道上拓寬和浚深,綜合各種因素,往往采用航道單邊拓寬 ,每段河道拓寬的幅度隨著原河斷面的不同而異,各段不一,設計上要求新橋的通 航孔中點投影在航道設計中心線上,新橋施工時航道尚未拓浚,主墩與老航道不對稱,施工 支架墩占用現航道水域,水上交通又不可中斷,綜上因素,通航孔跨徑改用60m比較合適。 若有條件將跨徑擴至70m,則主墩墩基可避免在水上施工。  通航孔跨徑55~60m這一尺度,橋梁工程界的行家說:“這種跨徑的橋型誰優誰差尚未定型 ,是個盲區”。公路和市政橋梁一般采用混凝土橋梁結構,從結構的受力條件和工作狀態來 看,55~60m跨徑的梁式體系橋梁一般均須用預應力結構,施工方案和施工工序是研究這種 橋梁結構的必要條件。蘇南運河不能因橋梁施工而連續斷航,就是礙航也必須要控制在最低 限度內。因此可以說通航主孔吊運和拼裝方案是研究這批礙航橋梁結構的基本條件,再結合 具體情況研究采用了多種施工方案。4.2  施工方案  (1)若有老橋可利用,在它的橋面上搭設支架和工作平臺,平臺上將預制的分段塊和構件進 行組拼、穿索、張拉,這方案因沒有變動老橋下的通航條件,礙航矛盾不突出。例如新虹橋 ,為預應力混凝土系桿拱,就是采用本施工方案。望亭灰管橋,為預應力混凝土豪氏桁架, 是在老橋上整榀桁架現澆、穿索、張拉、整跨橫移就位。  (2)無支架施工方案,新安北橋,為鋼管混凝土系桿拱橋,預制場組拼拱架,整榀拱架浮吊 吊 運至橋址就位。無錫五七大橋,為預應力混凝土豪氏桁架,躉船上組拼、整跨浮運至橋址就 位。  (3)少支架施工方案。戚墅堰工農橋,為預應力混凝土豪氏桁架,在少支架上組拼節段、穿 索、張拉。望亭大橋,為預應力混凝土豪氏桁架,利用老橋拱臺上設支架,配以浮吊懸拼節 段、穿索、張拉。高橋,為預應力混凝土系桿拱,少支架配以浮吊吊運和組拼節段,穿索 、張拉。  (4)轉體施工方案。北津橋為預應力混凝土連續剛構橋,在運河岸邊搭設岸上支架,現澆上 部結構,轉體90°后澆筑合攏節段。  (5)懸臂澆筑方案。興賢橋為預應力混凝土連續梁,采用懸臂逐段澆筑,最后合攏。   4.3  結構選型    從蘇南運河現有橋梁調查情況可知,上承式拱橋與水上交通存在較大矛盾,以及預應力混凝 土T型剛構橋對集鎮街區布局的不利因素,為此在結構選型時,首先推薦采用下承式結構。 然后再就已確定的通航孔跨徑、施工方案和掌握的橋址軟土地質條件、橋址處施工場地條件 等因素綜合考慮后決定以采用外部靜定結構為宜,并兼顧與所在古城、古鎮和古運河的景觀 協調,以及同一集鎮上橋型不宜過于單一,適當體現一些多樣化。橋梁一般高出橋位處地面 8m左右,為了避免破壞現有街區景觀或布局,盡量采用橋面系結構高度薄一些的橋型為好, 再配以適量的引橋孔,可以較短的引道接上老路,以資減少老路面的壓廢,減少拆遷、征地 和施工用地,使41座礙航橋梁的改建工程投資節省較多,效益是顯著的。蘇南運河橋梁工程 橋型結構可以歸納為以下7種:  (1)預應力混凝土系桿拱(見圖1)例如呂城公路橋、高橋、南津橋等;  (2)鋼管混凝土系桿拱(見圖2),例如新安北橋(無支架施工試驗橋);  (3)預應力混凝土豪氏桁架(見圖3),例如望亭工農橋、五七大橋等;    (4)預應力混凝土斜拉桁架(見圖4),例如碩放橋、新安南橋等;  (5)中承拱(見圖5),例如丹陽人民橋、辛豐公路橋、滸關大橋等;  (6)預應力混凝土連續剛構(見圖6),例如北津橋(轉體施工試驗橋);  (7)預應力混凝土連續梁,例如吳橋、同濟橋、興賢橋(本橋位于滸關鎮區,相鄰有4座橋, 適當考慮相鄰橋型進行一些變化 ,故初設計文件審批中改為連續梁)等。  幾種橋型的指標比較:  (1)一般來說,預應力混凝土豪氏桁架指標和預應力混凝土系桿拱較接近,相差不大,誰優 誰差是隨設計者精心的程度而異;  (2)預應力混凝土斜拉桁架的指標較預應力混凝土系桿拱差,若采用連續斜拉桁架則其指標 較連續梁略優;  (3)至于連續梁和系桿拱的比較,若不考慮由于連續梁、變截面、上承式與通航凈空的矛盾 ,其指標比較如表1所示。若考慮上述矛盾所派生的橋長較下承式的桁架或系桿拱增加66m~ 132m所反映的指標更差! ☆A應力混凝土連續梁和預應力混凝土系桿拱各取一組的指標比較     表1橋        型混凝土(m3)預應力筋(t)普通鋼筋(t)a%a%a%上部結構連續梁1220.3/0.84210045.53/31.4100142.59/98.310042.5+60+42.5m      系桿拱610.4/5012.66/27.855.66/39í2a20+60+2a20      上部加下部連續梁3421.16/2.35910045.53/31.4100232.91/160.6610042.5+60+42.5m      系桿拱1796.9/52.512.66/27.8123.12/7

www.nvlbio.live6.62a20+60+2a20      注:橋面凈7+2×1.5(m),汽-20,掛-100。5  結束語蘇南運河橋梁工程自1992年開工以來,現已完成了呂城公路橋、新安北橋、北津橋等18座橋 梁,它包含了設計所采用的:(1)預應力混凝土系桿拱;(2)鋼管混凝土系桿拱;(3)預應力 混凝土豪氏桁架;(4)預應力混凝土斜拉桁架;(5)中承拱;(6)連續梁;(7)連續剛構等7 種橋型,這7種橋型和5種施工方案都在實踐中檢驗了1~4次,是比較符合蘇南運河的實際, 經濟實用,美觀大方,與古城鎮相協調,增添了古運河景點群,得到同行們的好評,得到地 方各級政府和當地群眾的贊賞。為我省橋梁工程界積累了不少資料,把內河工程的技術水平 提高了一步,對京杭運河水運事業作出了一定的貢獻

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