【桥隧创新周周探】菱湖大桥

Weekly on Bridges and Tunnels

▲  菱湖大桥 效果图

我的 名片

• 姓名 ： 菱湖大桥

• 生日 ：在建（预计2023年建成通车）

• 籍贯 ：江苏省 无锡

• 长度 ：623m

• 类型 ：中承式钢桁系杆拱桥

• 特点 ：跨越京杭大运河及城市两条主要交通干道，交通及航运流量大，场地狭窄，安全风险高、环保要求高，建设难度大

• 建设单位 ：无锡市城市重点建设项目管理中心

• 设计单位 ：同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司（联合体牵头方）、无锡市政设计研究院有限公司（联合体成员方）

• 施工单位 ：湖南路桥建设集团有限责任公司

  
  

菱湖大桥 位于无锡市新吴区与经开区交界处，主桥中跨跨越京杭大运河，边跨分别跨越运河西路和城南路，是连接两区的主要交通干道。桥跨组合4×30（预应力混凝土连续箱梁）+100m+183m+100m（钢桁三跨中承式系杆拱桥）+4×30（预应力混凝土连续箱梁），全长623m，中跨矢高57m，边跨矢高31.7m，拱肋宽2m，中跨拱肋高3.8m，边跨拱肋高3.5m；组合梁高2.11m，桥面宽40.5m，跨及三角区采用现浇桥面板+钢纵横梁结构，中跨采用预制C50混凝土桥面板+钢纵横梁结构。

我的 独特之处

主桥为100+183+100m三跨中承式钢桁系杆拱桥，中跨主梁通过支座支承设置在拱间横梁的牛腿上，形成半漂浮体系。全线采用减隔震设计，主跨采用铅芯隔震支座，边跨采用双曲面球型减隔震支座。主梁采用组合梁结构，中跨预制C50混凝土桥面板+钢纵横梁结构，边跨及三角区采用现浇桥面板+钢纵横梁结构。

大桥由北向南，道路建成后，使得菱湖大道沟通中心城区、新吴区、经开区的交通性干道的功能得以实现，同时也加强了京杭运河两岸的交通联系。

主桥横跨城南路、运河西路与京杭大运河，两条道路均为交通主干道，上下班期间交通拥堵。北岸P5墩已侵占城南路两车道，交通压力大。该运河区段船只众多，每日平均通航量约为1400艘。因菱湖大道主桥位于无锡市中心地带，安全环保、文明施工要求高。

项目 难点

主跨上部构造吊装，需要占用主要施工水域进行施工，而京杭运河属国内黄金水道，每天过往船只达1400艘，封航时长压力大，单次封航时间不能超过4小时。在这样的条件下，需要请海事、航道、气象等政府部门配合，并与钢结构制造单位、运输单位、设计、监理、监控等多个单位一起，周密计划，密切配合，才能见缝插针、安全高效的完成上部构造节段的运输和吊装。

主桥横跨城南路与运河西路及京杭大运河，且施工区域管线密布。在这样施工场地受限的条件下，既要保持施工顺利进行，又要尽量减少对居民、交通和企业的干扰，就必须在人员、材料、设备的组织，各工区之间的配合协调，各工序之间的组织衔接上下大力气，精心策划，克服这个难点。

拱座分为三个部分，从上至下分别为拱座、支撑架、螺杆，其中支撑架及螺杆预埋在承台混凝土内，拱座通过螺杆与支撑架相连接。单个拱座设置46根螺杆，螺杆长5.18m，采用直径120mm的40CNiMo高强螺杆。拱座定位属于本项目的施工难点，其中螺杆的精确定位和垂直度又属重中之重。

我的 创新点

针对这些难点，本项目首次提出大型钢结构拱桥少支架快速建造成套技术，采用将拱和梁段的长度划分加大，从而减少吊装次数和对航道的影响，且加快施工速度,达到大跨径钢结构桥梁快速建造的目的。

通过对大跨径钢结构拱桥施工时结构应力分析、稳定性分析，大跨径单拱稳定性分析、横风荷载稳定性分析、吊点应力分析、施工各阶段体系转换应力分析、三维实体建模、BIM技术等进行分析，经过缜密研究分析和计算，研究制定了将中跨拱肋划分为三个节段进行吊装，边节段临时搁置于河中两排临时支墩上，合龙拱节段长101.3m，吊重530t，吊装高度达62m，一次吊装到位，通过临时工装，使其拱肋快速形成拱轴力，成稳定体系。解决了京杭运河水上交通组织难度大、封航时限短的压力、施工现场狭窄、大跨径单拱稳定性及横风荷载稳定性、吊装工况复杂等难题。

首次提出了双船浮托架设梁段新工艺，通过将长7.5m的标准节段，优化为长15m的大节段梁，采用双船浮托法进行安装大节段梁，在浮船上搭设满足主梁安装高度、长度的临时支架，将15m长主梁吊装至浮托上，浮托整体运输至待安装位置，通过安装吊杆、临时匹配件将梁段安装完成全新工艺。

减少了航运繁忙的跨河桥梁施工时封航次数，降低了对航运的影响，提高了，降低了施工风险，解决了内河无大型浮吊及船舶进行大吨位吊装的难题，降低了施工成本，加快了施工进度，减少水上作业、高空作业及现场焊接量，提高了施工效率，降低劳动强度和安全风险，提高了社会、经济效益。

为解决大节段拱肋合龙段在有限的时间内快速连接，在拱肋焊缝不焊接的前提下，将拱肋形成稳定体系。通过力学理论分析来设计连接件的合理结构形式，采用BIM建模模拟和碰撞连接件的匹配性和快速连接性，且在焊缝焊接之前，合龙段的重力通过连接件传递到已安装拱肋分段上，通过拱轴线以轴力的方式传递至拱脚处，减少下部临时支架的承重，提高施工的安全性。

拱座分为三个部分，从上至下分别为拱座、支撑架、螺杆，其中支撑架及螺杆预埋在承台混凝土内，拱座通过螺杆与支撑架相连接。单个拱座设置46根螺杆，螺杆长5.18m，采用直径120mm的40CNiMo高强螺杆。拱座定位属于本项目的施工难点，其中螺杆的精确定位和垂直度又属重中之重，为解决拱座定位的难题，通过采用定位工装确保支撑架的安装准确，采用上、下卡环来保证螺杆安装的精度和垂直度。

通过桥梁施工过程中将吊杆和系杆的监测原件，在制作时预埋进构件中，通过动态监测预警与智慧化管控技术建立适合大跨度桥梁特点的结构健康监测系统，能够兼顾不同阶段的监测需求，实现运营阶段监测系统与施工阶段监测系统无缝连接，满足施工阶段和运营阶段监测系统之间的设备和数据共享，以获得更为高效、合理的监测系统。通过传感器系统、信息采集与处理系统和信息通信与传输系统、信息分析和监控系统，根据实际的施工工序、实际现场获取各类参数，对桥跨结构进行实时理论分析和结构验算；对每一施工阶段，根据分析结果给出相应的施工控制指令参数；采集各类施工反馈参数进行分析施工误差状态分析；以应力预警体系及施工误差容许度指标对施工状态进行安全度评价和预警；对不合理的误差状态提出调整措施，运营期通过功能的软硬件分析相应监测数据，判断损伤的发生、位置和程度，对结构健康状况做出状态评估，若发现异常，发出报警信息，确保桥梁结构的受力和变形始终处于安全的范围内，实现建设期与运营期桥梁监控全周期监测桥梁结构安全。

大桥建成后，将横跨运河两岸，为无锡新老城区架起一条快捷通道。