摘要：原蕪湖中山橋為跨度63m的下承式混凝土系桿拱橋，由于航道升級，需進行改建。該改建工程面臨與城市道路銜接的問題，為解決該問題，提出了北側布置環形道路的橋梁方案、全隧道方案、中二街布置T形交叉橋梁方案，對3種方案進行綜合比選，推薦采用T形交叉橋梁的總體方案。該方案主橋采用帶副弦的梁拱組合鋼結構，跨徑布置為(28+90+28)m，主梁采用梁高低矮的雙邊箱結構，系梁梁高0.9m，引橋中二街交叉口采用T形平面鋼板梁結構，梁高0.8m。主橋上部結構采用岸上組拼、水中浮運的方案施工，引橋上部結構采用分段預制、逐段吊裝的方案施工。中山橋改建工程建設速度快，對航道、城市環境的影響小，改建后的中山橋已成為蕪湖中心城區新的標志性建筑。

　　關鍵詞：城市橋;下承式拱橋;改建工程;T形交叉橋梁;方案比選;拱梁組合結構;鋼結構;橋梁設計

　　1概述

　　安徽省蕪湖市中山橋位于蕪湖市中心城區，跨越青弋江，北接中二街、南接浮山路，是聯系弋江區與鏡湖區的一條重要通道[1]。橋址周邊是蕪湖市重要的商業區，場地狹窄，車流、人流密集，原蕪湖中山橋(以下簡稱原橋)平面實景。原橋建于1998年，主橋上部結構為跨度63m的下承式混凝土系桿拱橋，梁上布置雙向4車道及兩側人行道，梁寬23.1m，高度2m;引橋為16m跨空心板梁橋;橋梁下部結構采用柱式墩、鉆孔灌注樁基礎。原橋下蕪申運河原航道等級為Ⅴ級，通航凈寬40m，凈高5m。

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　　為發揮運河的通航效能，該航道按限制性Ⅲ級標準進行整治，通航凈寬增加至70m，凈高增加至7m。原橋無法滿足蕪申運河等級提升后的通航要求，需要進行同步改建。在該橋改建過程中，如何提高運河通航等級、保證道路的交通功能并具備經濟上的可實施性[2-3]，是項目建設的難點。

　　2總體方案比選

　　原橋北引橋受步行街制約，與中二街采用T形平交銜接，交通組織方式為右進右出。為了在中二街前落地，原橋采用了4.8%的最大縱坡。城建管理部門考慮縱坡大交通事故多發，要求改建項目的縱坡不大于3.5%;根據航道提升需求，中山橋的梁底標高需在原橋基礎上抬高約2m。在橋面提高且縱坡減小的條件下，常規的工程方案無法直接接入地面組織交通。

　　為解決交通問題，提出了3種總體布置方案：北側布置環形道路的橋梁方案(方案1);全隧道方案(方案2);中二街布置T形交叉的橋梁方案(方案3)。

　　2.1方案1

　　考慮新橋在橋北側已無法與中二街直接在地面平交聯系，需要尋找新的道路條件進行銜接。附近通行條件較好的路只有北沿河路，采用環形道路可以接入。方案1工程建設長度約700m，需對橋址附近的商業區域進行拆遷，經測算拆遷費用高達10億元，總投資約11.1億元，且社會影響大。

　　2.2方案2

　　在常規橋梁方案難以落地的情況下研究了隧道工程方案。考慮青弋江航道及水利防洪的需求，明挖法隧道及沉管法隧道均不可行，只能采用盾構法施工隧道。盾構方案采用2個隧道，每個隧道布置2個車道，隧道直徑11m(含管壁)。受青弋江航道制約，隧道頂距離河道底(標高-1.79m)最小覆土厚度按照5m計，隧道底部標高達到-18m，距離地面埋深達28m。故隧道方案在江南岸無法直接聯系浮山路，需下穿浮山路后出地面;隧道方案在江北岸也無法直接聯系中二街，受步行街影響需下穿至北京路后出地面。經測算，采用方案2時隧道總長度為2.2km，工程建安費約12.6億元。

　　2.3方案3

　　在上述2個方案代價均較大的情況下，研究了將中二街T形交叉口設在橋上的總體方案(方案3)。該方案考慮橋梁無法在中二街前落地，于是將中山橋與中二街的交叉口設計為橋梁，中二街分別向東、西兩側降坡落地。中山路與中二街交叉口下設下沉式廣場銜接周邊商戶。

　　方案3的難點：中二街東向降坡的坡長僅有70m，須在結構設計上降低主橋的梁高，才能實現與周邊路網有效銜接;為保證中山路與中二街交叉口橋下人行廣場的通行需求，T形橋梁也需要采用高度低矮的梁型。針對以上難點，在該橋改建設計中，主橋采用帶副弦的鋼結構梁拱組合結構[4]，橋面系梁結構高度僅0.9m;中山路與中二街相接的橋梁采用T形平面鋼板梁結構，橋梁結構高度僅0.8m。

　　T形交叉的橋梁方案因將直角交叉口設在橋上，存在中山橋由南向北下橋車輛沖出橋梁掉落地面的安全風險。綜合考慮項目設計車速較慢，在交通上采用加強標牌引導、設減速帶、風險點設雙層護欄、提高護欄等級等方式控制安全風險。該方案工程建設長度724m，建安費1.5億元，總投資約2億元。

　　2.4方案比選

　　對3種方案進行綜合比選，方案3在滿足交通功能、航道要求、交通安全風險可控的同時節省投資費用，推薦采用該方案。

　　3改建橋梁方案設計橋梁結構設計遵循安全、適用、經濟、美觀的原則，同時考慮橋位場地狹窄，交通流密集的因素，選擇施工快捷、現場作業時間短的方案。

　　3.1主橋結構設計

　　3.1.1跨徑布置及結構選型

　　根據航道部門的要求“該橋須一孔跨越蕪申運河規劃航道(通航凈高7m，凈寬70m)”以及水利部門的要求“南岸主墩須布置于防洪墻外側，北岸主墩可布置于防洪墻內側”，主橋主跨設計為90m。改建中山橋結構高度受到總體布置的限制，必須采用盡量減少主梁結構高度的橋型方案。梁橋及斜拉橋的主梁均為主要受力構件，拱橋的主要受力構件則為拱肋[5-6]，主梁為局部受力構件，可以不受縱向跨度的限制，最大限度地減少主梁高度。因此，該橋結構形式采用拱橋。

　　拱橋結構可分為上承式、中承式和下承式拱橋，為避免拱腳阻礙航道，采用下承式結構。為減小梁高，下承式拱橋主要構件采用鋼結構。為跨越防洪墻兩側的沿河道路，將下承式拱橋的主梁向兩側邊孔延伸形成邊跨;為改善邊跨受力，方便浮運施工(在邊跨增加臨時支點)，在主拱拱腳處設置副弦，副弦一端連接拱肋，一端連接邊跨主梁。

　　改建中山橋采用帶副弦的拱梁組合鋼結構，跨徑布置為(28+90+28)m。橋面上需要布置雙向4車道和人行道慢行系統。設計通過1.2m寬的吊索區將機動車道與人行道分隔，減小了橫梁彎矩。橋面建筑寬24.4m(含兩側人行道踢腳外掛各寬0.1m)。主梁結構頂板寬24.2m。經計算，中跨系梁高0.9m，橫梁高1m，即可滿足縱橫向受力的需求。

　　3.1.2主要構件設計主橋采用的拱梁組合鋼結構，包括主拱、副弦、橫撐、系梁、吊桿，主要結構用鋼為Q370qD。

　　(1)主拱、副弦及橫撐。全橋共設2榀鋼箱拱肋[7]，拱肋鉛垂布置，橫橋向間距17.2m。每榀拱肋拱腳間距90m，拱肋高18m，矢跨比1∶5。拱肋截面為箱形，鋼箱內高1.4m、內寬1.1m，拱肋豎板壁厚24mm(拱腳處加厚至32mm)，頂、底板壁厚26mm，設縱、橫向加勁肋。副弦截面為箱形，高0.8m、寬1.1m，豎板板厚24mm，水平板板厚20mm。在箱形拱肋上設置3道鋼結構橫撐，橫撐采用工字形截面。橫撐間通過裝飾板形成景觀造型。

　　(2)吊桿。每榀拱肋設13根廠制吊桿，吊桿間距為6m。吊桿索體采用12根��15.2mm環氧噴涂無粘結鋼絞線(fpk=1860MPa)纏包后外擠PE，公稱破斷索力為3125kN。吊桿兩端用叉耳和拱肋與系梁銷接(可有效解決短吊桿疲勞問題)。

　　(3)系梁。鋼橋的系梁方案一般有鋼箱梁、鋼板梁、鋼雙邊箱梁[8]等。由于鋼雙邊箱梁方案在拱腳處方便與箱形拱肋連接，同時梁高不受施工人員作業高度限制，因此，系梁采用該方案。系梁邊箱與拱肋、副弦剛性連接。其頂、底板水平設置，采用直腹板，邊箱內高由邊跨1.2m變化到中跨0.9m，內寬1.1m。行車道板位于兩邊箱之間，頂板為正交異性板[9-10]，采用U形加勁肋加勁。橫梁腹板與邊箱外伸銜接段腹板等高，主跨范圍橫梁跨中高1m;橫梁間距3～3.18m。人行道板位于邊箱外側，其頂板為正交異性板，采用板式加勁肋加勁。

　　3.2引橋結構設計

　　為了在引橋下布置下沉式廣場慢行系統，以及盡量加快施工速度、減少對城市環境的影響，改建中山橋引橋上部結構采用梁高低矮的鋼結構。引橋標準跨徑為25m，橋寬16m，主梁采用鋼箱梁結構，高1.3m;中山路和中二街交叉口采用16m跨徑的T形平面鋼板梁，主梁結構高0.8m，橋下布置聯通周邊商戶的下沉式廣場。T形交叉口按照城市道路交叉口設計規范[11]設計橋面高程，鋼橋面頂板為空間曲面，頂板下布置腹板、橫隔板、底板及板式加勁肋，加勁肋盡量按照行車方向布置。

　　3.3橋梁景觀設計

　　中山橋位于城市步行街中軸線上，跨越青弋江水道，美學要求高。該橋景觀設計在遵循結構受力的基礎上[12-13]，進行了以下細節的處理：①通過橫撐及裝飾構件實現主橋鏤空的圓頂造型;②在主橋的副弦與系梁之間填充金屬質感的裝飾;③橋面采用通透感強的景觀鋼結構防撞欄桿及人行道欄桿。該橋通過細節處理形成了輕盈舒展的視覺效果。

　　4施工方案

　　90m跨徑的拱梁組合鋼結構可采用支架法、纜索吊機+斜拉扣掛法[14-15]或者整體浮運[16-17]等方案施工。考慮航道安全，航道水利部門不同意在水中搭設支架;采用纜索吊機+斜拉扣掛法施工，則需要架設臨時塔架、布置錨碇、纜索及拉索等臨時措施，逐段架設拱肋后再分段吊裝主梁，施工措施費高，且工期長，對航道運營安全影響大。因此，主橋上部結構采用岸上組拼、水中浮運的架設方案施工。

　　施工時選擇場地相對空曠的南岸布置支架、滑道，主橋鋼結構在工廠內制作后運抵現場，在支架上焊接組拼成整體，再由支架上的千斤頂提供動力，船舶提供浮運支點，沿滑道縱向移動至設計橋位。該方案可在2個月內完成支架搭設及結構組拼，3d內完成浮運施工。引橋上部結構采用分段預制、逐段吊裝的方案施工。在下部結構施工的同時進行上部鋼梁預制，施工過程相較于傳統的混凝土梁引橋，其施工速度快、揚塵污染少，對城市環境影響小。

　　5結語

　　蕪湖中山橋改建工程位于城市中心區，其改建工程存在建設場地狹窄、人流車流密集、航道要求高等不利條件。為達成改建目標，設計通過多方案比較后推薦采用T形交叉橋梁方案，該方案可滿足交通、航道需求，并具備經濟性。主橋采用帶副弦的拱梁組合鋼結構，跨徑布置為(28+90+28)m，雙邊箱梁系梁高度0.9m，該橋型結構強度和剛度大，滿足大跨度、矮梁高的需求，結構受力合理，用鋼量低(全橋用鋼量僅為451kg/m2)，經濟性好;引橋交叉口節點采用T形平面鋼板梁結構，梁高0.8m，橋下可布置人行廣場。該橋橋梁景觀遵循結構受力，通過細節處理，形成輕盈舒展的視覺效果。

　　該橋主橋上部結構采用岸上組拼、水中浮運的方案施工，減少了對航道、城市的影響。引橋上部結構采用分段預制、逐段吊裝的方案施工，上部結構工廠預制，減少揚塵。該橋2018年6月完成改建，建成后已成為蕪湖中心城區新的標志性建筑。

　　參考文獻(References)：

　　[1]中鐵大橋勘測設計院集團有限公司.蕪湖中山橋改造工程施工圖設計[Z].武漢，2016.(ChinaRailwayMajorBridgeReconnaissance&De-signInstituteCo.，Ltd.PreliminaryDesignInstructionofZhongshanBridgeofWuhu[Z].Wuhan，2016.inChinese)

　　[2]O′ConnorJT，El-DirabyTE，etal.UrbanFreewayBridgeReconstructionPlanning：CaseofMockingbirdBridge[J].JournalofConstructionEngineeringandManagement，2000，126(1)：61-67.

　　[3]周鳳先.濱北線松花江公鐵兩用橋改建工程市政橋梁方案設計[J].鐵道建筑技術，2016(9)：59-64.(ZHOUFeng-xian.ConceptualDesignforMunicipalBridgeintheReconstructionProjectofHarbin-BeianHighwayandRailwayTransitBridgeovertheSonghuaRiver[J].RailwayConstructionTechnology，2016(9)：59-64.inChinese)

　　[4]中鐵大橋勘測設計院集團有限公司.一種帶副弦的拱梁組合結構：CN201720226549.1[P].2017-05-24.(ChinaRailwayMajorBridgeReconnaissance&De-signInstituteCo.，Ltd.AnArchBeamCompositeStructurewithSecondaryChord：CN201720226549.1[P].2017-05-24.inChinese)

　　作者：劉厚軍，傅戰工