新虹橋的改建設計與施工
發布時間：2010-01-14 共1頁
摘 要：位于蘇南運河錫山市新安鎮以北3km處的老橋，存在橋窄、凈空低及航道一側需拓寬等問題，需將老橋改建為新虹橋，其設計和施工的指導思想是“利用老橋建新橋，利用新橋拆老橋”。本文簡要介紹了該改建工程的總體設計、承臺設計、施工方案及體系，拆除老橋的程序等，工程獲得了成功。
關鍵詞：橋梁，改建，設計，施工
新虹橋位于錫山市新安鎮以北3km處，是蘇南運河整治工程無錫段橋梁改建工程之一。
由于該段航道需一側拓寬、老橋太窄及凈空太低等原因，故決定將老橋改建為新虹橋。該改建工程的設計和施工均立足于“利用老橋建新橋，利用新橋拆老橋”。該工程由江蘇省交通科學研究所設計，無錫橋梁工程公司承建，無錫市蘇南運河整治工程指揮部負責監理。大橋于1993年12月開工，1994年12月31日建成通車。
新橋主跨采用60m預應力鋼筋混凝土系桿拱，拱肋間距10.5m，邊跨為20m“T”型簡支梁，下部結構為樁柱式橋墩。設計荷載汽—20級，通航凈空50m×7m。
老橋為一波兩肋雙曲拱橋，跨徑80m，橋面寬6.0m+2×0.5m=7.0m，主拱圈間距5.2m，經加固后設計荷載為汽—15級。
1 工程設計
與改建有關的設計主要有總體布置及承臺設計。
1.1 總體設計
新橋總體布置應：①必須避開老橋主拱圈、橫向板、腹拱立柱、橋臺等主要受力構件；②盡量做到新、老橋對稱布置，以維持老橋原受力體系，不使老橋產生過大偏載，保證老橋的縱橫向穩定。確定新、老橋的關系主要有以下幾點：
1.1.1 立面
(1)要求新橋梁底標高高于老橋橋面標高，并留有一定的富余(本工程為0.5～1.3m)，以滿足新橋系梁施工支模的需要。主墩蓋梁需嵌入老橋橋面，有利于主墩加固。當然，承臺頂面標高要低于老橋主拱圈下緣，并需有一定空間。
(2)老橋跨徑應大于新橋跨徑。
1.1.2 橫斷面
新橋主跨雙立柱凈距應大于老橋橋寬(7.0m)，故取8.5m(見圖1)。
1.1.3 平面和橫斷面間
(1)1個主墩有8根樁，其中4根在老橋橋面范圍之內，樁位由主拱圈間距確定，其余4根要離開老橋一定距離，以方便鉆機架立。鉆樁時需要在老橋面及拱波上開孔。鉆孔樁施工完畢后，需及時恢復拱波及橋面，并要加固拱波。
(2)新、老橋軸線應盡量重合。
1.1.4 立面及平面間
(1)為便于航行及美觀，設計應盡量使新橋中心線與新航道中心線一致，另設計還應使新橋中心線與老橋中心線重合，否則不利于樁基布置，使老橋產生偏載。由于航道僅在右岸拓寬，使得新、老航道中心線相差7.3m，河段河面寬為78.2m,但航道整治寬度為70m，小于該處河面寬度，故實際偏離只有3.2m。因受老橋橫向板及跨徑的影響，只能將新橋中心線定在距老橋中心線2.75m處，新橋中心線與新航道中心線僅差0.45m。
(2)新橋全長101.64m，老橋全長(從臺背起算)98m。由于新老橋中心線不重合，右橋墩落于老橋臺右側，左橋墩位于同側老橋臺上。
圖1 斷面圖
(3)對于偏荷載，可加平衡重來解決。對于新橋中心線與新航道中心線不重合的問題，可通過修正航道來實現。邊墩上老橋臺的問題，在施工上可先主跨后邊墩，因邊墩施工對老橋受力影響不大，為方便主跨安裝，邊墩仍然先于主跨施工。
1.2 承臺設計
通常情況下，立柱在4根樁的交會處，樁對稱于立柱布置，并滿足最小樁距要求。這就要求承臺具有足夠的剛度和抗剪強度，使8根樁均衡受力，設計的承臺厚度及配筋要滿足這一要求。
2 施工
2.1 結構施工方案
橫梁及拱肋預制，系梁及橋面板現澆，利用500kN大浮吊安裝拱肋及橫梁，用系梁預應力筋來平衡拱肋產生的水平推力，系梁施工荷載則通過臨時吊筋傳給拱肋，老橋主要承受橫梁施工荷載。
2.2 建立施工體系及實現體系轉換
本工程的體系轉換程度按圖2所示進行。
2.2.1 體系Ⅰ
在主墩蓋梁上設限位裝置，恢復老橋面，在主墩承臺上立拱腳段支撐，將拱腳段吊裝在盆式橡膠支座上，并將限位裝置與拱腳端頭錨墊板焊接。限位裝置為4根10號工字鋼，其作用為：①防止拱腳段意外傾覆；②將拱肋水平推力傳遞給主墩及老橋；③起水平約束作用?；謴屠蠘蛎娴淖饔糜校孩偌庸讨鞫?；②利用老橋抵抗拱肋產生的部分水平推力。
圖2 體系圖(Ⅰ～Ⅵ)
2.2.2 體系Ⅱ
根據老橋面與系梁底面凈空高度，以及系梁施工荷載設計系梁模板，系梁模板由挑木、縱向方木、橫向方木、鋼模板組成，其疊合高度為0.65m，橫梁壓在挑木上，橫梁與挑木之間用木墊塊楔緊。在橫梁端頭用16鋼筋將挑木吊緊，使之形成一個完整的懸臂受力體系，亦大大縮短了挑木的懸壁長度。
焊接系梁縱向鋼筋數量為36根20和38根12。一旦主墩在拱肋水平推力作用下發生位移，它即可發揮平衡作用。
2.2.3 預應力體系
體系Ⅱ建立之后，即可布置系梁預應力筋。每根系梁設計有13束78根低松弛鋼絞線，設計張拉力為14950kN，按加載順序分三批進行張拉。中段拱肋合擾時張拉第一批，系梁澆筑時張接第二批，橋面橋完工后，去掉限位裝置開始張拉第三批，做到張拉與加載同步進行。
2.2.4 體系Ⅲ
用500kN大浮吊安裝拱肋邊段，就位后用扒桿固定，系上纜索，安裝接頭套箍、托架。此時已產生約270kN水平推力，通過限位裝置傳給主墩及老橋。
2.2.5 體系Ⅳ
浮吊吊運拱肋中段就位。合擾后產生的總水平推力為70.6kN。在浮吊卸載的同時進行第一批張拉，即邊卸載邊張拉。
系好纜索，移走扒桿，進行第二片拱肋安裝。第二片拱肋合攏后，及時安裝風撐，使兩片拱肋具有可靠的橫向穩定。
2.2.6 體系Ⅴ
體系Ⅴ的建立分三步進行：
第一步——在拱肋上設臨時吊筋吊住系梁模板。吊筋采用18鋼筋，每根挑木處設兩根，用50kN花蘭螺絲上緊。設臨時吊筋的目的是將系梁施工荷載傳給拱肋，減少老橋荷重，不使老橋產生扭曲失穩，實現單根系梁一次澆筑；同時也減少了老橋溫度變形對系梁施工的影響。
第二步——同時從兩端向中間澆筑系梁。在澆筑系梁的同時進行第二批張拉，用以平衡系梁施工荷載所產生的約800kN水平推力。
第三步——在另一根系梁澆筑完后現澆橋面板，橋面板底模主要支撐在老橋橋面上。
2.2.7 體系Ⅵ
安裝吊桿，拆除臨時吊筋，在拆除拱腳段限位裝置后進行第三批張拉。至此，新橋脫離老橋，完成體系轉換。
2.2.8 施工監測
施工進行以下現場觀測：(1)觀測墩頂位移；(2)觀測老橋跨中高程變化值；(3)觀測系梁澆筑過程中的撓度變化。
2.3 主墩施工
2.3.1 老橋
4根灌注樁：在老橋橋面及拱波上開孔，立鉆架于老橋面上，進行鉆孔澆注樁施工；其余4根鉆孔樁、承臺及立柱均按常規施工。
2.3.2 蓋梁
因蓋梁梁底標高低于老橋面，需將蓋梁處老橋面破開，然后立模澆筑。
2.3.3 注意事項
(1)拱波開孔后隨即加固，澆一層20cm厚鋼筋混凝土，新老混凝土用錨固筋連接。
(2)蓋梁施工完畢及時恢復老橋面。
3 拆除老橋
在新橋橋面板完工以后即可拆除老橋，并按確定的卸載程序進行。
3.1 拆除老橋面
從兩頭空腹段開始向跨中分割，將塊件放到拱波上，用50kN小浮吊吊出。
3.2 拆拱波
從跨中向兩邊拆拱波，不但便于操作，也不會導致主拱圈失穩。
3.3 拆拱圈
通過橫梁預留孔將老橋中部拱圈懸掛在新橋下，將兩側拱圈吊在新橋蓋梁上，中部按照7.5m長分成7段，每段重約30kN。先將跨中一段用倒鏈滑車放到船上運走，其余各段仍從跨中向兩邊逐節分割吊走。
4 結束語
(1)利用老橋建新橋，具有減少施工設施、節約投資、不斷航或少斷航等優點。但在老橋兩側及老橋面上鉆孔，給鉆機架立帶來不便。
(2)利用新橋拆老橋，施工有條不紊、干凈利落。
(3)設計較好地解決了新橋與老橋、新橋與新航道之間的關系。
關鍵詞：橋梁，改建，設計，施工
新虹橋位于錫山市新安鎮以北3km處，是蘇南運河整治工程無錫段橋梁改建工程之一。
由于該段航道需一側拓寬、老橋太窄及凈空太低等原因，故決定將老橋改建為新虹橋。該改建工程的設計和施工均立足于“利用老橋建新橋，利用新橋拆老橋”。該工程由江蘇省交通科學研究所設計，無錫橋梁工程公司承建，無錫市蘇南運河整治工程指揮部負責監理。大橋于1993年12月開工，1994年12月31日建成通車。
新橋主跨采用60m預應力鋼筋混凝土系桿拱，拱肋間距10.5m，邊跨為20m“T”型簡支梁，下部結構為樁柱式橋墩。設計荷載汽—20級，通航凈空50m×7m。
老橋為一波兩肋雙曲拱橋，跨徑80m，橋面寬6.0m+2×0.5m=7.0m，主拱圈間距5.2m，經加固后設計荷載為汽—15級。
1 工程設計
與改建有關的設計主要有總體布置及承臺設計。
1.1 總體設計
新橋總體布置應：①必須避開老橋主拱圈、橫向板、腹拱立柱、橋臺等主要受力構件；②盡量做到新、老橋對稱布置，以維持老橋原受力體系，不使老橋產生過大偏載，保證老橋的縱橫向穩定。確定新、老橋的關系主要有以下幾點：
1.1.1 立面
(1)要求新橋梁底標高高于老橋橋面標高，并留有一定的富余(本工程為0.5～1.3m)，以滿足新橋系梁施工支模的需要。主墩蓋梁需嵌入老橋橋面，有利于主墩加固。當然，承臺頂面標高要低于老橋主拱圈下緣，并需有一定空間。
(2)老橋跨徑應大于新橋跨徑。
1.1.2 橫斷面
新橋主跨雙立柱凈距應大于老橋橋寬(7.0m)，故取8.5m(見圖1)。
1.1.3 平面和橫斷面間
(1)1個主墩有8根樁，其中4根在老橋橋面范圍之內，樁位由主拱圈間距確定，其余4根要離開老橋一定距離，以方便鉆機架立。鉆樁時需要在老橋面及拱波上開孔。鉆孔樁施工完畢后，需及時恢復拱波及橋面，并要加固拱波。
(2)新、老橋軸線應盡量重合。
1.1.4 立面及平面間
(1)為便于航行及美觀，設計應盡量使新橋中心線與新航道中心線一致，另設計還應使新橋中心線與老橋中心線重合，否則不利于樁基布置，使老橋產生偏載。由于航道僅在右岸拓寬，使得新、老航道中心線相差7.3m，河段河面寬為78.2m,但航道整治寬度為70m，小于該處河面寬度，故實際偏離只有3.2m。因受老橋橫向板及跨徑的影響，只能將新橋中心線定在距老橋中心線2.75m處，新橋中心線與新航道中心線僅差0.45m。
(2)新橋全長101.64m，老橋全長(從臺背起算)98m。由于新老橋中心線不重合，右橋墩落于老橋臺右側，左橋墩位于同側老橋臺上。
圖1 斷面圖
(3)對于偏荷載，可加平衡重來解決。對于新橋中心線與新航道中心線不重合的問題，可通過修正航道來實現。邊墩上老橋臺的問題，在施工上可先主跨后邊墩，因邊墩施工對老橋受力影響不大，為方便主跨安裝，邊墩仍然先于主跨施工。
1.2 承臺設計
通常情況下，立柱在4根樁的交會處，樁對稱于立柱布置，并滿足最小樁距要求。這就要求承臺具有足夠的剛度和抗剪強度，使8根樁均衡受力，設計的承臺厚度及配筋要滿足這一要求。
2 施工
2.1 結構施工方案
橫梁及拱肋預制，系梁及橋面板現澆，利用500kN大浮吊安裝拱肋及橫梁，用系梁預應力筋來平衡拱肋產生的水平推力，系梁施工荷載則通過臨時吊筋傳給拱肋，老橋主要承受橫梁施工荷載。
2.2 建立施工體系及實現體系轉換
本工程的體系轉換程度按圖2所示進行。
2.2.1 體系Ⅰ
在主墩蓋梁上設限位裝置，恢復老橋面，在主墩承臺上立拱腳段支撐，將拱腳段吊裝在盆式橡膠支座上，并將限位裝置與拱腳端頭錨墊板焊接。限位裝置為4根10號工字鋼，其作用為：①防止拱腳段意外傾覆；②將拱肋水平推力傳遞給主墩及老橋；③起水平約束作用?；謴屠蠘蛎娴淖饔糜校孩偌庸讨鞫?；②利用老橋抵抗拱肋產生的部分水平推力。
圖2 體系圖(Ⅰ～Ⅵ)
2.2.2 體系Ⅱ
根據老橋面與系梁底面凈空高度，以及系梁施工荷載設計系梁模板，系梁模板由挑木、縱向方木、橫向方木、鋼模板組成，其疊合高度為0.65m，橫梁壓在挑木上，橫梁與挑木之間用木墊塊楔緊。在橫梁端頭用16鋼筋將挑木吊緊，使之形成一個完整的懸臂受力體系，亦大大縮短了挑木的懸壁長度。
焊接系梁縱向鋼筋數量為36根20和38根12。一旦主墩在拱肋水平推力作用下發生位移，它即可發揮平衡作用。
2.2.3 預應力體系
體系Ⅱ建立之后，即可布置系梁預應力筋。每根系梁設計有13束78根低松弛鋼絞線，設計張拉力為14950kN，按加載順序分三批進行張拉。中段拱肋合擾時張拉第一批，系梁澆筑時張接第二批，橋面橋完工后，去掉限位裝置開始張拉第三批，做到張拉與加載同步進行。
2.2.4 體系Ⅲ
用500kN大浮吊安裝拱肋邊段，就位后用扒桿固定，系上纜索，安裝接頭套箍、托架。此時已產生約270kN水平推力，通過限位裝置傳給主墩及老橋。
2.2.5 體系Ⅳ
浮吊吊運拱肋中段就位。合擾后產生的總水平推力為70.6kN。在浮吊卸載的同時進行第一批張拉，即邊卸載邊張拉。
系好纜索，移走扒桿，進行第二片拱肋安裝。第二片拱肋合攏后，及時安裝風撐，使兩片拱肋具有可靠的橫向穩定。
2.2.6 體系Ⅴ
體系Ⅴ的建立分三步進行：
第一步——在拱肋上設臨時吊筋吊住系梁模板。吊筋采用18鋼筋，每根挑木處設兩根，用50kN花蘭螺絲上緊。設臨時吊筋的目的是將系梁施工荷載傳給拱肋，減少老橋荷重，不使老橋產生扭曲失穩，實現單根系梁一次澆筑；同時也減少了老橋溫度變形對系梁施工的影響。
第二步——同時從兩端向中間澆筑系梁。在澆筑系梁的同時進行第二批張拉，用以平衡系梁施工荷載所產生的約800kN水平推力。
第三步——在另一根系梁澆筑完后現澆橋面板，橋面板底模主要支撐在老橋橋面上。
2.2.7 體系Ⅵ
安裝吊桿，拆除臨時吊筋，在拆除拱腳段限位裝置后進行第三批張拉。至此，新橋脫離老橋，完成體系轉換。
2.2.8 施工監測
施工進行以下現場觀測：(1)觀測墩頂位移；(2)觀測老橋跨中高程變化值；(3)觀測系梁澆筑過程中的撓度變化。
2.3 主墩施工
2.3.1 老橋
4根灌注樁：在老橋橋面及拱波上開孔，立鉆架于老橋面上，進行鉆孔澆注樁施工；其余4根鉆孔樁、承臺及立柱均按常規施工。
2.3.2 蓋梁
因蓋梁梁底標高低于老橋面，需將蓋梁處老橋面破開，然后立模澆筑。
2.3.3 注意事項
(1)拱波開孔后隨即加固，澆一層20cm厚鋼筋混凝土，新老混凝土用錨固筋連接。
(2)蓋梁施工完畢及時恢復老橋面。
3 拆除老橋
在新橋橋面板完工以后即可拆除老橋，并按確定的卸載程序進行。
3.1 拆除老橋面
從兩頭空腹段開始向跨中分割，將塊件放到拱波上，用50kN小浮吊吊出。
3.2 拆拱波
從跨中向兩邊拆拱波，不但便于操作，也不會導致主拱圈失穩。
3.3 拆拱圈
通過橫梁預留孔將老橋中部拱圈懸掛在新橋下，將兩側拱圈吊在新橋蓋梁上，中部按照7.5m長分成7段，每段重約30kN。先將跨中一段用倒鏈滑車放到船上運走，其余各段仍從跨中向兩邊逐節分割吊走。
4 結束語
(1)利用老橋建新橋，具有減少施工設施、節約投資、不斷航或少斷航等優點。但在老橋兩側及老橋面上鉆孔，給鉆機架立帶來不便。
(2)利用新橋拆老橋，施工有條不紊、干凈利落。
(3)設計較好地解決了新橋與老橋、新橋與新航道之間的關系。
