1 概況
邳州京杭運河大橋是連云港～徐州高速公路跨越邳州京杭運河上的一座大橋，位于江蘇省邳州市南側(cè)，主橋跨越河槽航道及彭河，橋梁全長2577m（圖1）。
圖1 主橋全景
主橋橋位處河槽寬約240m，按水利部門規(guī)劃，將向西拓寬100m，正常水深6.5m，隨著南水北調(diào)工程實施，水深有所增加。設(shè)計流速2.10 m/s，設(shè)計流量5760 m3/s，主槽最大沖刷深度2.14m，覆蓋層約70m，基巖為砂礫巖。橋位地區(qū)屬曖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，具有大陸性氣候特征，多年平均溫度15℃。年平均風(fēng)速2.8m/s，最大風(fēng)速為23.4m/s。
主要技術(shù)指標
?。?）六車道高速公路特大橋
?。?）計算行車速度：120km/h
?。?）橋梁寬度：（不含吊索錨固區(qū)寬度及檢修道寬度）28m
?。?）荷載標準
車輛荷載：汽車超20級，掛車120
地震基本烈度 ：8度
?。?）通航凈空：657m。
2 主橋結(jié)構(gòu)
京杭運河大橋主橋長350m，主橋跨徑組合為57.5＋235＋57.5m=350m（圖2），結(jié)構(gòu)體系采用三跨自平衡中承鋼管混凝土“提籃”式系桿拱橋。橋面全寬33m（含檢修道）。
圖2 主橋布置圖（單位：cm）
（1）主拱肋及橫撐
主拱肋為4-φ850mm鋼管混凝土平行四邊形格構(gòu)柱，鋼管壁厚14mm，斷面高3.7m，采用Q345－D鋼，管內(nèi)灌注C50微膨脹混凝土，用量為1819m3；主拱肋間共設(shè)9道橫撐，其中兩邊為K 型橫撐，每道橫撐為空鋼管構(gòu)成的桁式梁（圖3）。橫撐鋼管中心距為3m×2.85m，四角鋼管直徑為φ55cm，腹桿鋼管直徑為φ35cm，壁厚均為10mm。主拱肋采用現(xiàn)場拼裝及豎向轉(zhuǎn)體施工，每片拱肋分七段預(yù)制，每段長度約為39m米，重約55 t，主拱用鋼1327t。每段拱肋拼裝完成后，及時安裝相應(yīng)橫撐?？展艿跹b合龍后，精確測定各控制點標高，使其與設(shè)計值相符，豎向轉(zhuǎn)體后按合龍溫度精確測量拱軸線并合攏，完成兩鉸拱至無鉸拱的過渡。（圖4）。邊拱肋為平行四邊形鋼箱內(nèi)填混凝土，高2.5m。
圖3 主拱肋及橫撐（單位：mm）
圖4 主拱肋豎轉(zhuǎn)前
?。?）主拱肋轉(zhuǎn)鉸
主拱轉(zhuǎn)動鉸采用φ402×2500mm的鑄鋼軸，它與拱肋弦管通過鋼板焊接相連，側(cè)向采用限位支座限制拱肋向兩側(cè)變位。轉(zhuǎn)體到位完成拱軸線調(diào)整后，焊接拱腳段拱肋弦管，封固拱腳（圖5）。轉(zhuǎn)軸槽口與拱座預(yù)埋件焊接相連，同時與主弦管連為一體（圖6）。
圖5 轉(zhuǎn)軸構(gòu)造 （單位：cm）
圖6 轉(zhuǎn)軸槽口
?。?）系桿
系桿采用熱擠PE平行鋼絞線拉索，以適應(yīng)平面內(nèi)的彎曲變化。其錨固順序與拱肋吊裝施工加載順序相對應(yīng)，系桿
拉索需按編號進行張拉錨固。成橋后，系桿連同其保護箱一同隱藏于橋面板的實心板之內(nèi)，成為永久保護。全橋系桿拉索共由32孔25φ15.24mm的預(yù)應(yīng)力鋼絞線組成，全橋總重為310t。系桿錨具均采用OVMXG15 25型錨具（圖7）。
圖7 系桿布置（單位：cm）
?。?）橫梁
主柱用鋼管混凝土，柱頂設(shè)豎向和側(cè)向支座。
京杭運河大橋吊桿及立柱處橫梁，為預(yù)制鋼箱梁，其外形尺寸為1000mm×1500cm，腹板厚為16mm，頂板上焊有剪力釘，使鋼橫梁與混凝土橋面板固接，頂、底板厚度分別均為30mm，隔板厚度為10mm，全橋橫梁鋼板用量2067t，橫梁內(nèi)底板設(shè)置預(yù)應(yīng)力筋（圖8）。
圖8 鋼橫梁構(gòu)造（單位：mm）
?。?）吊桿
京杭運河橋39對吊索，標準索距5m，吊桿采用PE護套鍍鋅高強平行鋼絲束，錨具采用OVMDS（K）可調(diào)試冷鑄鐓頭錨，分別將平行鋼絲束錨固于主拱肋的上綴板及橫梁的下緣，并以橫梁的下端作為標高調(diào)整端。吊桿直徑為90mm，由163根直徑為5mm鍍鋅平行鋼絲組成，平行鋼絲總量160t（圖9）。
圖9 吊桿構(gòu)造（單位：mm）
（6）橋面系
車行道板為預(yù)制鋼筋混凝土п形板，全橋共有4種類型的п形板和5種類型的空心板。采用制吊裝并與鋼箱橫梁固結(jié)，混凝土用量為3081m3（圖10）。
圖10 橋面系構(gòu)造（單位：cm）
（7）下部構(gòu)造
每個拱座設(shè)置左、右兩個承臺，承臺厚度為4m，平面尺寸為13.7m×13.7m。承臺頂面設(shè)四棱臺拱座，高度為5.5m。左右兩個承臺由斷面為3m ×4.5m的箱型空心系梁相連，箱型斷面腹板厚度為50cm，頂?shù)装搴穸葹?0cm。為了克服拱腳產(chǎn)生的橫向推力，采用橫梁內(nèi)設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼束，并且錨于拱座及承臺外側(cè)面?；A(chǔ)采用群樁，每個承臺底由9根φ200cm的鉆孔灌注樁組成（圖11）。
圖11 主橋橋墩構(gòu)造（單位：cm）
?。?）主拱肋豎轉(zhuǎn)施工
主拱肋豎轉(zhuǎn)施工采用先進的液壓同步提升系統(tǒng)，首先，在支架上用浮吊在水中拼裝主拱肋及橫撐，用吊機拼裝岸上拱肋，兩側(cè)拱肋先后采用液壓同步提升法進行豎向轉(zhuǎn)體提升（圖12），同時分階段進行拱肋線形監(jiān)測，根據(jù)線形及拱肋應(yīng)力監(jiān)測情況在合適的溫度下進行臨時合龍，通過合龍段的花籃螺桿進行拱肋軸線和內(nèi)力微調(diào)，然后進行合龍段焊接合龍（圖13）。合龍后逐漸釋放扣索，主拱成兩鉸拱狀態(tài)，再進行拱腳的焊接封固成無鉸拱。
圖12 主拱肋豎轉(zhuǎn)中
然后進行主弦管混凝土的灌注和系桿張拉等工序。從轉(zhuǎn)體施工的拱軸線控制到管內(nèi)混凝土壓注，而后橫梁及橋面板吊裝到橋面鋪裝，對拱肋線形及橋面標高進行全程控制，拱肋軸線及鋼管與混凝土應(yīng)力均滿足設(shè)計要求，并與設(shè)計計算值良好吻合。
圖13 主拱肋合龍狀態(tài)
3 主要技術(shù)特點和創(chuàng)新點
?。?）京杭運河大橋成功地解決了在軟土地區(qū)采用中承大跨度提籃式鋼管混凝土拱橋的鋼拱肋制造、運輸和安裝、施工過程中運河的通航、空間拱肋的拼裝、主拱肋的轉(zhuǎn)體施工及控制、微膨脹鋼管拱肋混凝土施工、空間吊索的橫梁吊裝、超長系桿索的吊裝及張拉及施工控制等關(guān)鍵技術(shù)，使我國大跨度中承鋼管混凝土提籃拱橋的設(shè)計和施工技術(shù)再上一個新的臺階。
?。?）轉(zhuǎn)體施工中扣索轉(zhuǎn)向索鞍采用鋼軸輥輪，側(cè)向設(shè)四氟滑板以減小扣索與索鞍間的摩阻力，大大提高液壓提升的千斤頂張拉效率。
?。?）實時控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于液壓同步提升系統(tǒng)來實現(xiàn)橋梁的豎轉(zhuǎn)施工，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和實時性，實現(xiàn)了液壓同步提升系統(tǒng)的遠程控制，為橋梁豎轉(zhuǎn)施工提供了有力的技術(shù)支持。
（4）高流動微膨脹鋼管混凝土的成功試驗，為鋼管混凝土的壓送及密實提供了可靠保證。
?。?）采用超聲波檢測鋼管內(nèi)混凝土的密實度，通過波形、波速定量判斷鋼管內(nèi)混凝土的質(zhì)量，并在判讀首波后利用聲時計算混凝土與鋼管壁脫開縫隙的寬度。
連～徐高速公路先后曾獲得詹天佑土木工程大獎和全國優(yōu)秀工程設(shè)計銀獎，豎轉(zhuǎn)施工技術(shù)先后曾獲得中國公路學(xué)會科學(xué)技術(shù)進步二等獎及廣東省中山市科學(xué)技術(shù)一等獎。
4 有關(guān)資料
橋 名：連～徐高速公路邳州京杭運河大橋
橋 型：中承自平衡鋼管混凝土“提籃”式拱橋
跨 徑：57.5+235+57.5m
橋 址：江蘇省邳州市
設(shè)計單位：中交第一公路勘察設(shè)計研究院 （The First Highway Survey and Design Institute of China）
施工單位：路橋華南工程有限公司 (Huanan Road-Bridge Engneering Std.)
混凝土用量：27500m3
鋼材用量：6290t
造 價：7800萬元
建成日期：2002年10月
