表1.1  2020年建成通車的主要梁橋一覽表

連續(xù)剛構(gòu)橋

2.1 甘溪特大橋[1] 

甘溪特大橋坐落于貴州省黔南州貴定縣境內(nèi)，跨越甘溪自然保護(hù)區(qū)獨(dú)木河水庫(kù)，是貴黃高速上施工難度最大、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)最高的控制性工程。甘溪特大橋?yàn)榭崭故筋A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，見圖2.，空腹式剛構(gòu)橋是在常規(guī)混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的基礎(chǔ)上，在墩、梁之間設(shè)置拱形斜腿，從而提高橋梁跨越能力，并具有景觀效果。目橋國(guó)內(nèi)已建成的同類型橋梁有2013年通車的水盤高速北盤江大橋，該橋主跨290 m。

圖2.1  甘溪特大橋

圖2.2  甘溪特大橋主橋立面布置

甘溪特大橋總長(zhǎng)為1220 m，其中主橋共分三跨，主跨跨徑為300 m，在同類型橋梁中為世界第一，主跨兩側(cè)均設(shè)置一跨邊跨，邊跨跨徑為155 m，如圖2.2所示。南北岸引橋均為簡(jiǎn)支變連續(xù)T梁，南引橋跨徑布置為18×30 m，北引橋跨徑布置為2×35 m。該橋?yàn)樯稀⑾滦芯€雙幅布置，凈距3.5 m，單幅橋?qū)挒?0.25 m。單幅主梁為單箱單室預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C55。

甘溪特大橋主墩采用矩形雙肢柔性薄壁空心墩，順橋向厚4.5 m，橫橋向?qū)?.25 m，雙肢凈距為7 m，19號(hào)柱墩高85 m，20號(hào)主墩高129 m。單個(gè)主墩基礎(chǔ)為25根2.8 m嵌巖樁，19號(hào)墩樁長(zhǎng)40 m，20號(hào)墩樁長(zhǎng)50 m（部分樁基變更為55 m長(zhǎng)）。主墩承臺(tái)平面尺寸28 m×28 m，19號(hào)承臺(tái)厚7 m，20號(hào)承臺(tái)厚8 m。過渡墩采用空心薄壁墩，18號(hào)過渡墩高36 m，21號(hào)過渡墩高27 m。大橋上部結(jié)構(gòu)采用空腹式剛構(gòu)結(jié)構(gòu)體系，空腹三角區(qū)總長(zhǎng)120 m，下弦采用矩形空心截面，寬6.25 m，正截面高7.5 m。

作為一種新穎結(jié)構(gòu)，空腹式剛構(gòu)橋的工程經(jīng)驗(yàn)有限，沒有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，其核心工序?yàn)榭崭谷菂^(qū)施工，施工具有以下難點(diǎn)。

（1）三角區(qū)施工產(chǎn)生的荷載效應(yīng)會(huì)影響箱梁結(jié)構(gòu)截面及配束設(shè)計(jì)，施工工序?qū)Τ蓸驊?yīng)力影響大，制約結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

（2）下弦拱形箱梁懸澆施工難度大，施工需設(shè)置臨時(shí)扣索輔助施工，工序復(fù)雜。

（3）上弦箱梁截面尺寸較小，內(nèi)部永久預(yù)應(yīng)力孔道布置較多，導(dǎo)致沒有過多空間設(shè)置體內(nèi)懸臂澆筑臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束，因此上弦箱梁節(jié)段澆筑施工需借助外力支撐已澆與待澆箱梁節(jié)段，工藝復(fù)雜。

（4）結(jié)構(gòu)體系特點(diǎn)決定了上、下弦箱梁施工需保持同步，直至交匯合并，才能進(jìn)行后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)梁段懸澆。上、下弦施工中結(jié)構(gòu)受力互相關(guān)聯(lián)，工序干擾大。

針對(duì)空腹剛構(gòu)橋三角區(qū)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用上弦設(shè)置活動(dòng)立柱支頂配合掛籃懸澆、下弦設(shè)置扣索配合掛籃懸澆的施工方案。施工布置見圖2.3。

圖2.3  三角區(qū)施工布置

作為世界上首座主跨超過300 m的連續(xù)剛構(gòu)橋，甘溪特大橋技術(shù)難度大。該橋橋址兩岸地勢(shì)陡峭、氣候條件差和施工條件復(fù)雜，這給橋梁的設(shè)計(jì)和施工都帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。在橋梁建設(shè)過程中，工程建設(shè)者們先后攻克了深山開便道、超大孔徑群樁施工、承臺(tái)大體積混凝土澆筑水熱化等難題，并通過技術(shù)創(chuàng)新使得工程建設(shè)能夠順利進(jìn)行，保證了工程質(zhì)量。甘溪特大橋的創(chuàng)新主要包含微創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和液壓爬模系統(tǒng)四部分，其中微創(chuàng)新和工藝創(chuàng)新屬于質(zhì)量控制方面的創(chuàng)新，視頻監(jiān)控系統(tǒng)和液壓爬模系統(tǒng)屬于安全管理方面的創(chuàng)新。

（1）微創(chuàng)新：項(xiàng)目自制的墩身圓角網(wǎng)片加工器，通過“油頂 特制弧形面板”，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)片由平面到曲面的制作，解決了墩身圓角曲面鋼筋網(wǎng)片加工效率低，質(zhì)量無(wú)法保證的難題。

（2）工藝創(chuàng)新：甘溪橋墩身系梁托架、下弦0號(hào)塊三角托架設(shè)計(jì)為可周轉(zhuǎn)利用的裝配式托架；系梁托架預(yù)壓采用反拉法，較傳統(tǒng)的堆載預(yù)壓節(jié)約工期10天/次。

（3）視頻監(jiān)控系統(tǒng)：主墩塔吊黑匣子通過接收、處理、存儲(chǔ)采集傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)塔機(jī)終端數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。

（4）液壓爬模系統(tǒng)：墩身施工采用液壓爬模系統(tǒng)，具有重量輕、施工簡(jiǎn)單，安全性高等特點(diǎn)。

2.2. 紅水河特大橋[2]

都巴高速主線紅水河特大橋位于大化瑤族自治縣縣古河鄉(xiāng)，是都巴高速的控制性工程之一，起點(diǎn)樁號(hào)K404 256.396，終止樁號(hào)K404 767.896，橋長(zhǎng)511.5 m。全橋采用雙幅分離式，主橋?yàn)閱蜗鋯问翌A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，見圖2.4，其跨徑布置為100 m 185 m 100 m，主橋兩側(cè)各有兩跨和一跨引橋，每跨引橋的跨徑為40 m，單幅橋?qū)挒?4.55 m，橋面全寬為29.6 m。

圖2.4  紅水河特大橋

紅水河特大橋的箱梁腹板采用分段等厚規(guī)律變化，從梁端支點(diǎn)到跨中的厚度分別為1.2 m、0.9 m、0.7 m和0.5 m，按1.5次拋物線規(guī)律變化，紅水河特大橋主橋中跨箱梁一般構(gòu)造如圖2.5所示。紅水河大橋主梁截面高，節(jié)段荷載大，故選擇菱形掛籃進(jìn)行施工。掛籃結(jié)構(gòu)主要由主桁架、橫梁底托、懸吊吊桿、行走及錨固、模板（底模架、內(nèi)外側(cè)模）等系統(tǒng)組成。掛籃結(jié)構(gòu)圖如圖2.6所示。

圖2.5  紅水河特大橋主橋中跨箱梁一般構(gòu)造 

圖2.6  紅水河特大橋掛籃1/2結(jié)構(gòu)圖

紅水河特大橋的3號(hào)、4號(hào)墩基礎(chǔ)和部分墩柱均位于水中，采用搭設(shè)棧橋及鋼平臺(tái)方式施工樁基，再利用鋼平臺(tái)和樁基鋼護(hù)筒進(jìn)行鋼吊箱圍堰施工。3號(hào)、4號(hào)的主墩承臺(tái)為整體式。施工單位科學(xué)統(tǒng)籌，積極研討施工方案，連續(xù)攻克大橋樁基鋼護(hù)筒下放困難、水中施工環(huán)境復(fù)雜、承臺(tái)混凝土方量大等難題。

2.3. 郁江河特大橋

郁江河特大橋坐落于重慶市彭水縣連湖鎮(zhèn)多家村喇叭寨，橫跨郁江河，左線長(zhǎng)577.6 m，右線長(zhǎng)589.5 m，為三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)剛構(gòu)橋，主跨跨徑布置為106 m 200 m 106 m，如圖2.7所示。

圖2.7  郁江河特大橋

郁江河特大橋是石黔高速的控制性工程之一，橋梁橋址處山高深谷，橋梁兩端有近90度絕壁懸崖，作業(yè)空間極為狹窄，建設(shè)初期，為了方便施工，每天都有幾十名工人懸吊在橋梁兩端的絕壁上鉆孔打眼，并在絕壁中炸出長(zhǎng)達(dá)8公里的“懸崖便道”，沿便道做了近80000平方米、足有7個(gè)足球場(chǎng)大的生態(tài)邊坡防護(hù)。

該橋擁有許多超長(zhǎng)大孔徑群樁，大體積承臺(tái)，橋墩高，施工技術(shù)難度大，安全管控風(fēng)險(xiǎn)高。為了順利推進(jìn)橋梁建設(shè)，引入了大量的施工新技術(shù)。針對(duì)大橋設(shè)計(jì)的“箱型雙肢薄壁空心墩”特點(diǎn)，引入整體性好、自重輕巧的“液壓爬模”工藝。通過液壓系統(tǒng)爬升，可一次性安裝直到墩身完全成型，大大節(jié)省了作業(yè)空間，加快了大橋施工建設(shè)的有序推進(jìn)。此外，橋梁建設(shè)中還引入和應(yīng)用了BIM技術(shù)，對(duì)墩身、連續(xù)剛構(gòu)鋼筋等關(guān)鍵部位進(jìn)行可視化模擬，實(shí)現(xiàn)了輔助審圖、碰撞檢查、工程量提取、三維技術(shù)交底等管理目標(biāo)，為高效作業(yè)提供了有力支撐。

連續(xù)鋼桁架梁橋

3.1. 三官堂大橋[3]

寧波三官堂大橋是連接寧波高新區(qū)與鎮(zhèn)海區(qū)的主要過江通道，南起高新區(qū)江南區(qū)，北接鎮(zhèn)海區(qū)中官西路，橋梁橫跨甬江和4條規(guī)劃河道，如圖3.1所示。大橋全長(zhǎng)約3000 m，采用連續(xù)鋼桁架橋體系，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際要求一跨過江，主橋跨徑布置為160 m 465 m 160 m，如圖3.2所示，三官大橋是世界上最大跨徑的連續(xù)鋼桁架橋。

圖3.1  三官堂大橋

圖3.2  三官堂大橋主橋立面布置

主橋包含兩片主桁架，主桁為變高度、N形桁式，桁架各桿件之間采用全焊接形式。主跨跨中桁高為14.5 m，主橋邊墩的墩頂桁架高度為15 m，主橋中間橋墩的墩頂桁架高度為42 m，主桁架的基本節(jié)間矩為15 m，兩片主桁架的距離為45.9 m。主桁架的上弦桿、下弦桿和V腿均為矩形截面，主桁加豎腹桿采用箱型截面，包含標(biāo)準(zhǔn)豎腹桿和墩頂豎腹桿兩種規(guī)格。主桁架均采用Q420qE材料。

三官堂大橋的橋面為正交異性鋼橋面系，其普通節(jié)段包括主橫梁、副橫梁、縱梁和鋼橋面板，均使用Q345qD鋼材。主橫梁采用矩形截面，順橋向每隔15 m設(shè)置一道主橫梁；副橫梁采用工字形截面，每隔3.5 m設(shè)置一道；縱梁采用工字形截面，在橫橋向共設(shè)置8根縱梁；橋面板采用正交異性鋼橋面板，橋面板設(shè)置閉口U形加勁肋。

三官堂大橋施工過程中存在鋼桁梁制造線形的確定、鋼桁梁安裝坐標(biāo)調(diào)整、合龍施工和結(jié)構(gòu)溫度分析幾個(gè)難點(diǎn)。為保證施工順利進(jìn)行，對(duì)制造預(yù)拱度進(jìn)行了計(jì)算，合理選擇在陰天或夜晚溫度穩(wěn)定的時(shí)段施工。使用角度法控制橋梁施工預(yù)拱度，按照制造線形角度確定節(jié)段梁的安裝坐標(biāo)。通過安裝坐標(biāo)推算成橋時(shí)合龍口高程，為確保主橋順利合龍，對(duì)成橋線形采取相對(duì)坐標(biāo)偏差和絕對(duì)高程偏差雙向控制。同時(shí)，為減小焊接變形，全橋采用對(duì)稱焊接，按照上、下弦腹桿→上、下弦頂?shù)装濉睏U腹桿→斜桿頂?shù)装濉鷺蛎嫦档暮附禹樞颉?/p>

三官堂大橋合龍接點(diǎn)多，主桁有4個(gè)合龍接點(diǎn)，斜撐有4個(gè)合龍接點(diǎn)。屬全焊合龍，合龍接口會(huì)產(chǎn)生相互影響，合龍難度大，橋梁合龍采用溫度配切法。在中跨合龍前，對(duì)鋼桁梁安裝進(jìn)行了監(jiān)控監(jiān)測(cè)，以使安裝線形得到控制。合龍時(shí)通過合龍口連續(xù)觀測(cè)、設(shè)置臨時(shí)鎖定、確定合理吊裝順序以及合龍口多項(xiàng)調(diào)節(jié)措施，實(shí)現(xiàn)了大橋的精確合龍。大橋于2015年12月22日破土動(dòng)工，2020年6月工程全部完工，2020年9月27日大橋正式開通。

3.2. 玉磨鐵路元江特大橋

玉磨鐵路元江特大橋也稱玉磨鐵路鐵路元江雙線特大橋，位于云南省元江哈尼族彝族傣族自治縣境內(nèi)，是玉磨鐵路（中老鐵路中國(guó)段）重點(diǎn)控制性工程。大橋跨越紅河深切“V”字型峽谷，是紅河上第一座鐵路雙線特大橋，該橋集高墩、大跨于一體。

元江特大橋全長(zhǎng)832.2 m，主橋全長(zhǎng)768 m，主橋采用上承式連續(xù)鋼桁梁結(jié)構(gòu)，如圖3.3所示，總共56個(gè)節(jié)間段，以懸臂拼裝的方式從橋梁兩端向中部延伸，如圖3.4所示，橋梁總重約為2.1萬(wàn)噸。橋梁主跨跨徑為249 m，在同類型橋梁中居世界第一，主跨桁高由主墩墩頂?shù)?6 m漸變?yōu)榭缰?6 m。元江特大橋共設(shè)置6個(gè)橋墩，3號(hào)墩的高度為154 m，相當(dāng)于54層樓高，大橋主墩采用鋼混組合雙柱式鋼架墩。

圖3.3  玉磨鐵路元江特大橋

 圖3.4  元江特大橋鋼桁梁懸臂拼裝

玉磨鐵路元江特大橋跨越V形高山峽谷，兩側(cè)自然岸坡超過70度，橋面到江面高差達(dá)237米，施工場(chǎng)地狹窄、交通不便。元江大橋所處位置屬亞熱帶氣候，夏季炎熱多雨，最大峽谷風(fēng)速超過40米/秒，橋址地處7度地震烈度區(qū)，橋墩墩底斷層和滑坡體較多，地質(zhì)破碎。高溫、高地震烈度、大風(fēng)和豐沛的降水，都給元江大橋順利施工帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。

為確保鋼桁梁架設(shè)安全穩(wěn)定，創(chuàng)造性提出“無(wú)纜索吊和吊索塔架輔助架梁方案”，使用兩臺(tái)架梁吊機(jī)由兩側(cè)邊跨向主跨雙向懸臂架設(shè)，鋼梁在主跨跨中合龍，消除了吊索塔架和纜索吊施工面臨的山體塌方等安全風(fēng)險(xiǎn)壓力。大橋橋墩主墩采用鋼混組合雙柱式鋼架墩，由兩個(gè)鋼筋混凝土薄壁空心墩間通過交叉式鋼橫聯(lián)結(jié)構(gòu)組成，在確保承重要求的前提下，有效減輕橋墩自重達(dá)30%，解決地質(zhì)條件復(fù)雜的問題，為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。針對(duì)元江特大橋，還同步開展了“抗震及減振”和“風(fēng)-車-橋耦合動(dòng)力分析及豎橫向剛度”等多項(xiàng)重大科研攻關(guān)，攻克了艱難山區(qū)鐵路超高墩大跨鋼桁梁橋的抗震難題。

玉磨鐵路元江特大橋于2017年6月份開始施工，2020年7月順利合龍，是中老國(guó)際鐵路的關(guān)鍵工程。玉磨鐵路全線建成后，昆明到老撾萬(wàn)象有望實(shí)現(xiàn)夕發(fā)朝至，將有力推動(dòng)中國(guó)與東南亞國(guó)家的經(jīng)貿(mào)往來(lái)和旅游業(yè)發(fā)展，為“一帶一路”建設(shè)作出貢獻(xiàn)。

連續(xù)梁橋

4.1. 金峰大橋[4]

金峰大橋坐落于福建漳州，見圖4.1，它跨越九龍江的西溪（薌江）水道，將漳州市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)和薌城區(qū)連接起來(lái)。大橋東北起金峰開發(fā)區(qū)金塘路向西南延伸至靖城新區(qū)廓前大道，總長(zhǎng)1959 m，主橋長(zhǎng)1227 m，橋面寬度為50 m。2017年4月28日，金峰大橋開始動(dòng)工建造；2020年9月28日，金峰大橋通過交工驗(yàn)收；2021年2月，金峰大橋正式建成通車。

圖4.1  金峰大橋

金峰大橋主要由五部分組成，分別為：主橋、南北引橋、南江濱互通匝道、北江濱互通匝道、連接線，其主橋大體呈西南至東北方向布置。金峰大橋采用“廊橋薌韻”設(shè)計(jì)方案，橋上修建的紅色廊亭和樓閣十分引人注目，該設(shè)計(jì)將橋梁和閩南建筑中的紅磚瓦和燕尾屋有機(jī)結(jié)合起來(lái)，充分展現(xiàn)了橋梁美學(xué)，使得大橋成為當(dāng)?shù)氐囊粋€(gè)標(biāo)志性景觀建筑。同時(shí)，在主墩上修建的兩座望江閣上設(shè)置有展廳，兩座望江閣在橫橋向設(shè)置人行天橋?qū)⑵湎噙B，為了方便行人駐足休息，大橋兩側(cè)的人行道上修建了長(zhǎng)廊和古亭。金峰大橋是我國(guó)迄今為止跨徑最大且長(zhǎng)度最長(zhǎng)的景觀廊橋。

4.2. 海子湖特大橋[6]

海子湖特大橋位于荊州市紀(jì)南文旅區(qū)，大橋南起楚都大道與鳳凰大道交叉路口，北抵廟湖北岸邵家咀，跨越引江濟(jì)漢河渠和海子湖，該橋由中鐵七局四公司承建。如圖4.2，橋長(zhǎng)1434 m，寬34 m，雙向六車道，設(shè)計(jì)時(shí)速50公里，其橋跨布置為65 m 123 m 156 m 123 m 90 m×10 55 m，與荊沙地方鐵路平行向北。海子湖特大橋是一座仿古景觀大橋，在橋側(cè)一共建有4座仿古建筑，均以楚漢古建筑為藍(lán)本設(shè)計(jì)建造。這4座仿古建筑均為實(shí)木結(jié)構(gòu)，為凸顯荊州本土特色，設(shè)計(jì)者還在仿古建筑的頂端設(shè)置了荊州地標(biāo)性圖騰“金鳳騰飛”。待大橋建成后，行人可由這4座仿古建筑上橋，步行至橋?qū)Π?。海子湖是湖北省第三大湖泊，海子湖特大橋作為一座景觀橋，對(duì)生態(tài)要求非常高。

圖4.2  海子湖特大橋

海子湖特大橋是世界最長(zhǎng)連續(xù)梁橋，也是國(guó)內(nèi)首例雙幅15跨連續(xù)梁景觀橋，此類跨度和長(zhǎng)度的橋梁基本沒有成熟的工程實(shí)例，施工中有較大質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)及安全風(fēng)險(xiǎn)，為有效降低施工風(fēng)險(xiǎn)，楚都大道跨海子湖特大橋施工時(shí)一次性投入18套掛籃，總重量達(dá)6000噸以上，其中最長(zhǎng)跨度達(dá)156 m。同時(shí)，由于全橋單聯(lián)共有15個(gè)合龍段，為確保超長(zhǎng)聯(lián)箱梁的內(nèi)力和變形的最優(yōu)性，各方專家多次會(huì)議研究合攏順序、合攏工藝及合攏時(shí)間等，突破性提出跨海子湖特大橋8步合攏的工藝思路，確保整聯(lián)1434 m箱梁內(nèi)力和變形在理論上可行，施工上可控。

結(jié)語(yǔ)

2020年國(guó)內(nèi)先后建成了多做梁橋，其在結(jié)構(gòu)形式、施工工藝等方面各具特色，值得借鑒。通過結(jié)構(gòu)或構(gòu)造的改進(jìn)優(yōu)化，使混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的跨度有所突破，如甘溪特大橋和郁江河特大橋。無(wú)論是公路橋還是鐵路橋，大跨鋼桁梁橋的跨度均有大幅提升，如三官堂大橋和玉磨鐵路元江特大橋。對(duì)傳統(tǒng)的、常規(guī)的混凝土連續(xù)梁橋，在結(jié)合當(dāng)?shù)貧v史人文因素開展橋梁美化方面，也做了有益的嘗試，如金峰橋和海子湖大橋。