渤海之濱彩練舞 海河之上萬橋春——天津城市橋樑建設技術特點概述

橋樑雜誌

天津的母親河——海河，寬度範圍100～200m，河道穿越天津市區，為內河6級航道。目前，海河河畔經歷了一系列綜合開發改造，建築群和路網已經基本成型。2003年初，海河綜合開發改造開始，「城市橋樑」新概念被相繼提出，其目的是在滿足交通功能的同時，考慮市民的使用體驗。

城市橋樑的設計原則與理念是：安全可靠、適用耐久、技術先進、經濟合理、與環境協調。與公路橋不同的是增加了與環境協調的美觀要求。橋型選擇應因地制宜，嘗試城市橋樑形式的多樣性；融入建築美學元素，與周邊環境協調；強調以人為本，重視人的體驗。

通透親水大沽橋

大沽橋是海河開發改造新建的第一座橋，於2004年建成通車。大橋跨徑布置為24+106+24m，全橋最寬處達59m，為敞開式四索麵系桿拱橋，採用空間不對稱拱肋布置。這種橋型具有車行視角開闊、人車系統分離、通透親水的特點。同時，這種新橋型也具有一些技術難題。

其中，設計的關鍵技術包括：複雜空間受力分析，拱身穩定研究，高性能鋼包括Z向性能的採用，叉耳式吊杆的使用。

施工方面的關鍵技術包括：四索麵斜吊杆張拉控制工藝，不對稱系桿張拉控制工藝，狹小空間內鋼板焊接，變截面倒梯形傾斜拱肋安裝及進口環氧瀝青橋面鋪裝。例如，吊杆與拱肋連接端採用熱鑄錨叉耳式銷接，這樣接頭小，就不會破壞拱肋窈窕的造型。針對這一構造，我們進行了精細化分析、疲勞試驗、裂紋擴展試驗等研究。

「花瓣」連接直沽橋

直沽橋，也叫做奉化橋，2006年建成通車。直沽橋跨徑布置為56+138+56m，全寬60m，為三跨連續中承式無推力拱橋，全橋共9道空腹主拱，每道拱由3條小拱肋交叉組成，拱肋間通過「花瓣」連接。而橋樑兩側的景觀步道和人行步道也是該橋的一大特點。

直沽橋的一大結構特色是，採用撐拉杆構造解決了軟土地基水平力問題，通過斜撐桿傳遞不平衡水平力，拉杆克服梁體上拔。這座橋空間受力特性突出，拱、梁、吊杆、連接、橫撐都需要空間坐標定位，梁拱及拱間力如何合理分配，內旋式可調節拉索、撐拉杆構造及大噸位抗拉銷鉸的使用都是設計的研究重點。

施工研究重點包括三維曲面葉片成型工藝、雙曲面箱形鋼拱肋加工、27道拱肋的空間定位、安裝次序及合龍、282根空間吊杆張拉、體系轉換及施工控制等等。

全互通式金阜橋

海河上還有一座很有特色的橋——金阜橋，也叫蚌埠橋，於2007年建成通車。金阜橋全橋長192m，橋寬50m，採用反對稱空間網格拱與鋼箱梁協作受力體系。這座橋結構通透，外形飄逸，同時實現了全互通式的人行系統。

針對金阜橋的重點研究包括：鋼網拱與鋼箱梁的受力分配，撐拉杆及V形墩設計，鋼網拱加工、安裝、合龍，大噸位壓剪支座研發，鋁合金人行道板的應用。「沽水船影」富民橋

富民橋，2007年通車。大橋主跨160m，邊跨80m，塔高54m，主纜垂跨比為1:6，橋寬38.6m，為單塔空間纜索自錨式懸索橋。

這座橋以「沽水船影」寓意，寓示通過主跨梁下掛人行道，溝通了兩岸親水平台。

富民橋的設計難點包括：空間纜索受力體系，獨柱塔寬橋面結構，混合梁構造，雙向轉向主索鞍，雙向轉向轉索鞍，可轉動索夾（專利），可轉動吊索（專利）。

針對雙向轉向主索鞍和雙向轉向轉索鞍，可轉動索夾及可轉動索夾吊索等構造，城建設計院分別進行了實體分析、光彈試驗、現場試驗。

施工方面的關鍵技術包括：自錨式懸索橋空間纜索施工，空間纜索施工系統，適應大變形貓道系統，吊索張拉及施工控制，國產環氧瀝青橋面鋪裝。

「海河之舟」赤峰橋

赤峰橋，2008年通車。大橋跨徑布置為134+50+41m，橋寬39.5m，為單橋側獨斜塔雙索麵斜拉彎橋。選擇這種複雜的橋型是因為地形及兩岸道路銜接所限，主橋線形為曲線，半徑為156.5m。這座橋採用「海河之舟」的方案，實現橋樑與建築結構相融合，兼具斜拉橋和彎橋特性。

赤峰橋的設計關鍵技術包括：斜拉彎橋體系分析，斜拉索的合理布置及優化，合理水平力傳遞設計。施工關鍵技術包括：超大噸位錨固拉索技術，分批張拉預應力後錨固構造，節段運梁技術。

簡約歐式吉兆橋

海河畔平橋的代表——吉兆橋，於2012年建成通車。這座橋跨徑布置為55+90+55m，橋寬40m，處於高烈度地震區，為簡約歐式風格的變截面連續鋼-混凝土組合桁架橋。

該橋重點研究負彎矩區混凝土橋面板開裂及抗震問題。引入了「抗放結合」新理念，採用T形板連接鋼樑與混凝土橋面板，這種構造成為了鋼混凝土組合梁混凝土橋面板的第4種設計方法。同時，針對橋樑抗震問題，試驗研發了軟鋼阻擋裝置，實現對主梁的柔性阻擋。該裝置可承受反覆荷載、耗散地震能量，且大震後易修復，成為繼抗震擋之外的另一種選擇。

除上述建設技術特點鮮明的橋樑外，天津10餘年來還有一些其他的新穎橋樑工程，如新三條石橋、永定新河特大橋、團泊新橋、李公樓立交橋、慈海橋等。

70年代混凝土橋

以獅子林橋、北安橋為代表的近代混凝土橋樑，大部分具有結構完整、功能完好等特點，但同時存在通航凈空不足的問題。如果重建新橋，費用高且對交通的影響大。為規避已知弊端，我們提出了橋樑同步頂升改造技術，對獅子林橋、北安橋等多座橋樑進行頂升改造。

針對橋樑同步頂升改造技術，我們進行了一系列的關鍵技術研究，包括合理稱重系統布置、合理同步頂升千斤頂布置、逐級頂固系統、縱橫向限位設計、頂升同步性及姿態控制、落梁設計及臨時楔緊構造。

獅子林橋建於1974年，橋寬24.6m，為三跨簡支單懸臂掛孔結構，跨徑布置為24+45+24m。北安橋建於1973年，全長93m，寬24.6m，為三跨簡支單懸臂中間帶掛梁的預應力箱梁結構。針對獅子林橋的改造是我國第一次應用舊橋同步頂升技術，成功地將橋樑頂升1.271m，比建新橋節約費用2664.2萬元，節省工期6.5個月。有了這個成功案例，北安橋也隨後實現了頂升改造。

百年開啟鋼橋

解放橋和金湯橋是海河河畔百年鋼橋的代表。

解放橋於1927年竣工通車，為天津市標誌性建築，為活動軸豎轉開啟鋼橋。這座橋具有百年歷史，開啟結構複雜，開啟方式先進。但是改造前，桿件鏽蝕嚴重，開啟功能喪失。對這種橋進行修復，國內沒有先例，需要研究的難點非常多。圖紙的恢復、鉚接工藝的恢復、除銹防鏽措施不合理構造的改進、橋面鋪裝、橋樑稱重及開啟配重、開啟功能恢復等都是亟待解決的難題。

我們對解放橋進行精細稱重,合理調整平衡重，最終恢復了解放橋原有的巧妙開啟方式。於2005年完成修復後,解放橋單程啟閉時間為4～8分鐘，活動跨開啟角度為89°。

同樣，我們還完成了另一座百年開啟橋金湯橋的修復改造。原橋始建於1906年，是國內唯一僅存的平轉式開啟鋼橋。我們對這座橋樑的結構及開啟功能進行了修復，對不合理的構造進行了改造。

天津市在特定的經濟發展時期，結合特定的地理環境，提出的「城市橋樑」概念，創新了設計理念，並在工程中付諸實踐。10餘年來，海河畔的橋樑無論是經歷「新建」還是「改造」，都紛紛展露新顏，在滿足了交通需求的同時，更優化了市民的使用體驗，為天津城市建設增添了濃墨重彩的一筆。

(作者單位：天津城建設計院)

（編輯：王曉彤)