桥梁设计施工中创新技术的应用
介绍了某大桥设计与施工概况及主要技术要点和创新点。此大桥为三跨30m+55m+30m预应力混凝土与钢组合连续梁桥，即边跨为预应力混凝土箱梁，并自中墩支点向跨中伸出2.5m与预制箱梁纵向连接，经体系转换形成连续梁，钢梁上桥面板为钢筋混凝土结构，采用剪力钉连接技术形成组合梁。
1、工程概况简介
本桥为轨道交通高架桥梁，上部结构为三跨（30+55+30米）连续梁结构，其两边跨为预应力混凝土现浇箱梁，梁高为1.90～2.35米。中跨为钢－混凝土结合梁，梁高2.35米，全桥宽8.9～8.92米。桥梁中墩采用圆形独柱结构，直径2.0米，墩高16.804米（1#墩）和15.604米（2#墩）。两边墩为双矩形柱加系梁结构，墩高18.301米（0#墩），15.591米（3#墩）。基础均为钻孔灌注桩、钢筋混凝土承台结构。
2、桥型选择
本桥梁设计的主导思想是在现有桥梁结构的技术水平发展的基础上有所创新，桥梁造型与周围环境相协调，桥式方案力求新颖独特，并充分体现现代化大都市的节奏与气派。拱桥是一种造型优美的桥型，它的主要特点是能充分发挥材料的受压性能，而钢管混凝土的特点是在钢管内填充混凝土，由于钢管的套箍作用，使混凝土处于三向受压状态，从而显著提高混凝土的抗压强度。同时钢管兼有纵向主筋和横向套箍的作用，同时可作为施工模板，方便混凝土浇筑，施工过程中，钢管可作为劲性承重骨架，其焊接工作简单，吊装重量轻，从而能简化施工工艺，缩短施工工期。
方案比选时，曾考虑过全钢梁方案，但造价比原造价增加181万元，约40%。最后，经研究分析、结构优化及评估论证，此桥采用30+55+30米的连续体系纵向牛腿连接的混合结构，此桥型成功地解决了跨越主干道而不中断交通的难题，桥梁外型简洁明快，造价低，是桥梁的成功之处之一。
本桥在施工过程中存在着体系转换问题，在开口钢梁吊装时是悬臂梁加简支挂梁体系，所受荷载为开口钢梁及预应力混凝土梁自重，钢梁与混凝土梁连接后转换为连续梁。连接截面一般比较薄弱，应设置在内力较小的地方，如弯距零点附近，约l/4处。但由于本桥所处的特殊位置，受地面道路和立交桥通行等条件的限制，中墩必须设置于快慢车道的分隔带中，而现浇悬臂采用支架施工，不能侵入所跨的道路环线高架桥净空，经实测，桥梁的悬臂长度只有2.5m，仅为中跨的0.05l。为保证此种结构体系在初次使用时安全、可靠，设计时进行了各种工况的比较分析，经计算得知，中墩支点弯距与中跨跨中弯距基本平衡，说明结构体系是合理的，但由于连接点位置距中墩支点太近，使得该处顶板弯距达到11382kN-M，所以连接点结构是否安全可靠，是此桥设计成功的关键。
3、设计分析
3.1特殊荷载及其组合
轨道交通高架桥不同于其他桥梁的特点之一，即梁轨之间相互作用的纵向力，桥上纵向力考虑伸缩力、挠曲力、断轨力和制动力。以上这些力作用在梁轨接触面上，但对一般的桥梁上部结构影响不大，验算墩台时作用点移至支座中心处，上述各力依照下列原则组合：伸缩力与挠曲力不叠加，选取较大者和制动力叠加；如断轨时钢轨产生的断轨力大时，则按一股钢轨断轨，另一股钢轨内存在伸缩力或挠曲力计算；不论如何叠加，其最终作用力的量值不应超过全桥扣件总阻力。
3.2桥梁纵断面设计
本桥位于设计纵断坡度为1.6%的坡道上。边跨30米为变截面，为保持本桥与区间桥梁的协调一致，梁高由边跨端部1.9米按直线渐变至中墩支点2.35米，边跨采用预应力混凝土箱形梁，并在中支点处向中跨悬臂2.5米，做成牛腿与中段结合梁相接。中段为钢－混凝土结合梁，梁高2.35米，结合梁长50米。
3.3横断面及钢梁设计
桥面全宽一般段为8.9米，渐变段为8.9～8.92米。边跨混凝土箱梁采用单箱单室。满堂支架施工。中跨结合梁为双箱单室，结合梁全高2.35米，钢梁高2.0米，考虑施工吊装能力700kN左右，因此，横断面设计为双箱，每箱单独重约700kN，吊装之后在两钢箱梁之间用型钢横向连接。钢梁采用箱形截面，钢梁顶板为混凝土桥面板。钢材为16Mnq钢。钢梁与混凝土顶板用剪力钉连接。
预应力混凝土梁与结合梁的连接
预应力混凝土梁与结合梁的纵向连接是本桥设计的关键点。混合梁中钢梁与混凝土的连接方式大致可分为三种，即填充混凝土前板式、填充混凝土后板式和钢板式。混凝土连接施工操作容易控制，质量易于保证，而钢板连接，构件加工、吊装及予埋钢板的位置等各个工序的精度要求都较高，施工质量难于控制。本次设计尝试了一种新的连接方式：牛腿连接，即接口处的主力通过接头混凝土传递给钢梁内臂上的剪力连接器和端头承压钢板，经他们传递到钢梁。桥面混凝土连续。为使其在二期恒载及活载作用下的连接牢固可靠，钢梁端头2.5米范围内浇筑混凝土并张拉连接预应力束，混凝土牛腿端面预留锚筋伸入钢梁端头混凝土中。
3.5桥梁基础设计
由于本桥桥墩较高，最高达18.3m，同时该桥跨度与相邻标准区间跨度相差较大，故在桥墩设计时，对于纵向力采用刚度分配法，刚度考虑支座、桥墩及基础的组合刚度，根据刚度分配一孔或一联的纵向水平力。经计算分析，中墩采用直径2.0米的钢筋混凝土圆柱形独墩。边墩采用双矩形墩加系梁结构，墩柱截面尺寸1.2×2.0米，高18.301（15.591）米。每个墩顶面放置一块QGBZ350×600×57－CR毫米板式橡胶支座，以抵抗箱梁扭转引起的反力。
方案设计时曾对钻孔灌注桩、钢筋混凝土打入桩和预应力混凝土管桩进行了比选，由于沉降控制的原因，同时由于该桥位限制，不能扩大承台范围，最后决定采用采用钻孔灌注桩，每个基础有6根直径1.0米的钻孔灌注桩，桩尖持力层选择层粉细砂层。
4、施工简介
4.1 施工顺序
进行基础及墩柱施工，后安放支座；支排架浇筑两边跨及边跨的悬臂、牛腿，混凝土达到设计强度的90％后张拉腹板预应力钢筋；吊装中孔两片裸钢梁至边跨悬出的牛腿上；钢梁调整就位后焊接两箱之间底板装饰钢板；拆除两边跨排架并用角钢将两片钢箱梁横向连接；浇筑钢箱内两端头连接混凝土及对应的桥面板混凝土，混凝土达到设计强度的90％后张拉横梁预应力钢筋；支钢箱梁的钢筋混凝土桥面板底模，浇筑7.5米长桥面板，待混凝土达到设计强度90％后张拉桥面预应力筋；浇筑其余30米长桥面板，待混凝土达到设计强度90％后张拉其余桥面预应力筋；恢复桥面人孔；进行桥面系施工。
本地区的地层属淤泥质软土层，本桥设计的73米长直径1米的钻孔灌注桩是施工中的一个难题。施工单位对此进行了详细的施工组织设计，制定了工期、质量、安全的目标，作好充分的现场和技术准备。施工工艺采用正循环泥浆护壁钻进，二次正循环清孔，游轮式导管灌注水下混凝土的施工方法。针对淤泥质软土层，设计要求在桩头埋设2米的钢护筒，以避免塌孔。进行二次清孔，清孔后沉渣必须保证小于100mm。在施工过程中实施全面质量管理，采取质量保证措施，确保钻孔桩的施工质量。
4.2结论
本次设计施工中将预应力混凝土与钢的组合梁结构应用于轨道交通桥梁中，使用了纵向牛腿连接技术，并取得了成功。总之，本桥结构新颖、技术先进、造价经济、施工方便，是今后桥梁设计中较有竞争力一种新桥型。
5、结束语
国内现行规范对桥梁设计提出的要求是适用、经济、安全、美观，这些要求基本上包含了人们关心的所有重要问题。此桥梁项目设计施工中充分体现了这一点。总之，在严格执行规范条款、保证安全耐久质量的基础上大胆的运用创新才能发现新技术成果。
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