在高處—Sava河上的新地標(biāo)
2011-09-22 來源：bd&e
一座跨越Sava河的地標(biāo)性橋梁，其橋面的安裝正在進行中，
塞爾維亞首都貝爾格萊德市坐落在多瑙河和Sava河的交匯處，城市向北連續(xù)擴展，極大地受Sava河上現(xiàn)有橋梁極限承載能力的限制，形成了瓶頸，增大了城市中心區(qū)的交通擁擠。新的Sava河橋成為新的城市內(nèi)環(huán)路的一部分，在多瑙河匯合處的上游4km跨越河流。
通道結(jié)合一座外形高200m的塔，意圖形成塞爾維亞的地標(biāo)，鋼主跨徑376m，由連接到塔上的80根斜拉索支承。由跨徑200m的后張預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土背夸作為平衡重。同時，去新貝爾格萊德市的引橋是長338m后張預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土邊跨，為連續(xù)箱梁，其橋面與背跨類似。
橋梁設(shè)計成承擔(dān)將來的雙線城市控軌體系以及貝爾格萊德半環(huán)路的6車道公路交通。根據(jù)項目顧問公司Louis Berger的駐地高級工程師Ray Hawes所說，兩層橋面，既公路在上層橋面，城市輕軌在下層，不是一個可行的方案。
所要求的豎直凈空使南臺處的公路橋面高程越過24m，Hawes解釋說，南岸的鏈接匝道限制了空間，這樣的高程也是顯著增大了引橋結(jié)構(gòu)的施工費用。代之以公路和城市系統(tǒng)更適合在單個橋面上。這樣的布置，在考慮附加自行車軌道和人行道。但不包括斜拉索錨固或支承結(jié)構(gòu)所需的寬度時，最小的行車寬度時41.2m，考利了結(jié)構(gòu)構(gòu)件后，最終兩外欄桿之間的寬度達到44.5m。形成橋面面積超過700m2，相信它是獨塔不對稱斜拉橋主跨中最大者。與之對比，標(biāo)準(zhǔn)公路6軌道通常橋面寬約28m到29m。
橋面上部結(jié)構(gòu)包括支承輕軌線路和拉索錨固的中間箱梁。公路、自行車道和人行道有懸臂支承，有支柱撐回到中間箱梁上。每側(cè)懸臂寬15.7m，結(jié)果使中箱梁高4.75m，以限制支柱的角度，與懸臂成18度，雖然這樣的布置產(chǎn)生了一個較類似寬度橋梁為高的截面，如果必需可由三部分組裝。Hawes說。
原來的概念是主橋的主、背跨都用鋼結(jié)構(gòu)修建，以減小傳通至拉索、塔柱和基礎(chǔ)的荷載，并減小材料和施工費用。然而成功的設(shè)計人員和承包商證實，背跨用后張預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的非對稱設(shè)計是合理的。混凝土重量形成了更平衡的結(jié)構(gòu)體系，并減小了南臺的上拔力。
7跨連續(xù)橋梁橋面的總長964m，主跨橋面設(shè)計成全高475m的結(jié)構(gòu)鋼箱梁。在水面上20m用自由懸臂施工方法跨越Sava河。背跨及邊跨預(yù)應(yīng)力混凝土橋面采用頂推方法架設(shè)。
7個墩坐落在直徑1.5m，長約30m的深鉆孔樁上，支承塔的基礎(chǔ)設(shè)計責(zé)成組合深樁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)在直徑36m，深37m的圓柱形隔板墻內(nèi)，帶有一個包括由113根同樣深度的混凝土樁組成的結(jié)構(gòu)的中央芯部。這個設(shè)計提供最優(yōu)的經(jīng)濟性，而保證支承結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
2006年由贏得橋梁設(shè)計國際競賽的顧問Ponting DDC和CPV警醒了初步設(shè)計，376m長得主跨的荷載通過40對拉索傳遞到塔，然后下降到200m長得背跨。主跨用結(jié)構(gòu)鋼以最大限度的減小其重量，而這一次為較短的混凝土背跨所平衡。南側(cè)延伸一個端跨連接到引橋匝道上。北側(cè)邊跨由70m、108m、80m、80m的四跨組成。施工與背跨相同，是后張預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。橋面固定在塔墩平臺上。
盡管采用兩種不同的施工材料，橋面上部結(jié)構(gòu)的外部尺寸通過橋梁的合長來實現(xiàn)，橋面板由寬145m、高48m的空心箱梁來支承，而外部寬15.3m的懸臂板，由間距4m的斜撐支承。為分布拉索的力，采用三寶空心箱。寬45m的橋面承擔(dān)6條交通車道和雙線輕軌線，以及兩個行人及自行車道。
2009年4月開始了現(xiàn)場工作，跟隨著一系列廣泛的外層土工技術(shù)和材料的試驗和核準(zhǔn)，橋梁施工的一個特殊規(guī)定是主跨跨越Sava河施工時，何種不準(zhǔn)有任何臨時支承，這一限制導(dǎo)致橋面施工采用懸臂施工方法，采用拉索支承而保持航道不變阻礙。
因此，關(guān)鍵線路工程兵結(jié)合里程碑影響自由懸臂的開始，塔必須達到最小高度130m，背跨必須通過墩平臺連接到塔，連同橋梁組合傳遞節(jié)段施工的完成，而這形成了不同橋面結(jié)構(gòu)形式間的內(nèi)界面。
邊跨的施工獨立于主橋，而與主跨同時進行，隨著兩結(jié)構(gòu)間連接的完成，可以完成橋面和修飾工作，跨越Cukarick海灣Sava河從前的航道的背跨為后張預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在7號墩后約20m高的澆筑場地上施工，該節(jié)段長18m。從這里采用3個臨時支撐墩向塔頂推50m距離，頂推從2009年晚些時候開始。
由于橋面的特殊尺寸，預(yù)制又分為三個部分。在后部澆筑底板，而在中部澆筑高4.75m的三寶箱，并帶有早已安裝的拉索錨固處。上部結(jié)構(gòu)的橫截面包括寬45m的橫向后張預(yù)應(yīng)力懸臂橋面，在中間三寶混凝土箱梁兩側(cè)，用懸臂鋼支撐支承。頂推平臺上節(jié)段的這樣布置允許同時進行3個橋面節(jié)段的各部分施工，減少了施工時間。
7月進行的最后操作，對長200m重20000t的橋面進行頂推，采用兩組設(shè)在4個腹極下的液壓千斤頂來升高和推動結(jié)構(gòu)。
在墩頂平臺處的支架上進行橋梁合攏，以得到所需的與塔的固定連接，一旦主跨完成和安裝斜拉索，則拆除輔助墩。
高200,m的圓錐體混凝土塔試圖為塞爾維亞首都創(chuàng)造一個杰出的地標(biāo)——意圖提高高架橋的雅致美觀。
塔柱底部分義形成兩塔肢，包括公路車道和輕軌線的橋面穿過塔肢。塔肢在98m以上高處集練成單一圓柱，在此錨固拉索，設(shè)計的支架能處理好圓錐連續(xù)變化的半徑，從基礎(chǔ)承臺的16m減小到175m高處的4m。塔的頂部25m為結(jié)構(gòu)鋼，用不銹鋼包裝。一個塔肢在柱內(nèi)安裝有服務(wù)性的電梯，另一肢有緊急電梯。
塔動模板的設(shè)計者需運應(yīng)結(jié)構(gòu)圖形或部分圖形，橫截面的外側(cè)半徑的連接減少，從根部的30m，減小到175m以上混凝土和鋼最后連接處的4.5m。模板需自爬，并帶有錨固以支撐埋在前已澆筑節(jié)段中的結(jié)構(gòu)鋼架。模板應(yīng)這樣的設(shè)計，使每次澆筑后節(jié)間能減小，以在塔柱的全高形成股則和均勻的表面。
塔柱上節(jié)段橫截面的變細，由于較高的拉索力和較長的索，也向設(shè)計師提出了挑戰(zhàn)。因此，塔柱修建成具有3種不同混凝土強度等級。下塔柱C55，中塔柱C60，上塔柱C67。采用最高等級的混凝土向混合料設(shè)計者提出挑戰(zhàn)，并可能是應(yīng)用地方材料包括河砂石所能達到的極限強度，其限制因素是集料和水泥基體間由于其光滑的表面即粘結(jié)不夠。
為減小施工時間，兩塔肢在塔橫截面形成后，穿過墩平臺節(jié)段進行修建。墩平臺在中型支架上修建，用鋼筋連接器和后張預(yù)應(yīng)力筋連接塔肢。在98m高處，兩組支架結(jié)合成單獨支架，這是在6月底，有三個壓柱支撐塔肢到達這個點。
塔的上部25m具有由結(jié)構(gòu)鋼架支撐的不銹鋼尖部。終止在200m高處，直徑為1.5m。圓錐端不具有結(jié)構(gòu)功能，但設(shè)計為了增加高度以及使塔更精致美觀。它也將是貝爾格萊德最高的結(jié)構(gòu)。并需具有合適的接地以保護防止雷電襲擊。預(yù)計塔的混凝土節(jié)段在2000年底完成。鋼塔尖計劃在2011年夏季進行。
橋梁主跨需要高質(zhì)量鋼5355J2+N總共8600t，在中國制作部件，運送單元最大長度17m，高2.6m，寬4.1，41.4t，海運自中回至鹿特丹，然后用河運駁船通過萊茵河——多瑙河到貝爾格萊德靠近橋現(xiàn)場的組裝場。
項目挑戰(zhàn)之一，是決定結(jié)構(gòu)鋼橋面采用什么合適的尺寸以便主跨施工可用最短的時間?？紤]到這一點，以及拉索錨固梁上的間距為8m的事實，導(dǎo)致承包商選擇了寬16m，最大重量約重400t的節(jié)段。原先承包商建議運輸和提升單元最大重量40t，但是由于高風(fēng)險和一般時間的限制，最終選擇在主河航道北岸的場地組裝全寬44.5m*16m的節(jié)段，并將它們運主橋面得懸臂的前端。
這一決定又產(chǎn)生了另一挑戰(zhàn)——運輸這樣大的物件由組裝場到駁船，駁船需足夠大以放置大節(jié)段，也必須考慮河流標(biāo)高的等量波動和不可預(yù)計的波動超過5m，也將影響承包商隊運輸?shù)倪x擇。
采用專門的重載運輸設(shè)施來移動橋面節(jié)段至泵船，向Sava河上游移動500m，來用轉(zhuǎn)臂吊機提升4個節(jié)段，每個16m，其尺寸由拉索毛福的距離來決定，在替身、調(diào)整和焊接至懸臂的節(jié)段后，新橋面節(jié)段的重量由兩對拉索通過塔傳遞至背跨。19個節(jié)段的每個預(yù)計的周期為21天，現(xiàn)計劃在2011年9月橋面合龍。
鋼主跨最終反力傳遞至混凝墩平臺，由一個組合設(shè)計的傳遞節(jié)段，采用后張預(yù)應(yīng)力筋和剪力栓釘而得到。
斜拉索由平行的7絲鋼絞線的鋼索組擠壓組成，包括銀灰色的HDPE管外殼的外徑從200mm至280mm變化，取決于所含鋼絞線的數(shù)量，80根拉索共采用1280t高強鋼，內(nèi)含最大91，最長372m。8月開始安裝斜拉索。
一旦背跨頂推完成，液壓設(shè)施和鋼導(dǎo)梁移至邊跨應(yīng)用，第一節(jié)在9月底頂推，澆筑場地設(shè)在首先兩跨之間，以減少36段頂推的距離，在永久墩之間設(shè)置臨時墩，橋面設(shè)計成單室空心箱梁，帶有頂推時所需的初期后張預(yù)應(yīng)力筋。在最終達到70m、108m、80m和80m跨徑時，腹板內(nèi)張拉二期力筋，是在頂推后張拉以便允許拆除臨時墩。最大跨徑的預(yù)拱度提出了特殊的挑戰(zhàn)，研究了如此頂推專門設(shè)計的頂推梁。
在5號墩處將拆除導(dǎo)梁，并將鋼連接構(gòu)件連在前端，在這次操作期間，在緊隨前段處將澆筑最后跨，并延伸的懸臂板，以連接引線。
橋梁計劃于2011年底開放交通。
