随着中国城镇化的发展，城市的面貌日新月异,人们居住条件和生态环境不断改善，河道、水系治理及生态环境修复越来越好。“绿水青山就是金山银山”的观念逐渐深入人心，绿水青山正在城市里由梦想变为现实。桥梁作为城市建设的重要建筑物，其设计建造的美学价值越来越被重视，特别是在城市核心区域或公园、湿地等绿水青山处，设计建造好一座美学桥梁，有时会成为城市发展的一张名片。“V腿”桥作为一种新型的城市美学桥梁，正在广泛被更多城市设计建造。其设计造型美观、轻盈飘逸，简洁庄严、气势恢宏，加之“V腿”间拱弧形跨度，使整座桥梁既有古典“拱桥”之美雅，又有现代“V腿”桥之时尚。当然，正因为设计新颖、构造独特、曲线流畅、结构复杂，其建造施工技术难度很大、工艺繁杂，质量控制和精度标准要求很高，所以有必要对其建造施工的技术、工艺等进行探索和研究，为同类型城市美学桥梁的施工建造提供借鉴和经验，为其普及推广提供成功案例。

美学与技术并存的涝河大桥

涝河大桥为山西省临汾市尧都区涝河生态建设工程中的一座典型的美学桥梁，其为城市主干道—尧贤街北延道路跨涝河桥梁，是涝河河道区域治理涝河片区润州园的重要景观桥梁。桥梁设计起止桩号：K1+.-K1+.，全长.08m，桥宽46m，双向8车道，桥梁高度32m，南北横跨涝河沟壑。总造价约3.02亿元，计划施工工期2年。桥梁主桥设计为5跨一联的V腿连续拱形预应力结构梁桥，跨径组合为：55m+3×90m+55m=m；南北两岸引桥采用30m跨径的预应力等截面连续箱形梁，北岸引桥两联4×30m+3×30m=m；南岸引桥一联3×30m=90m。涝河大桥设计新颖、造型美观，横跨沟壑、气势恢宏；其桥梁技术含量高、施工难度大。特别是主桥5跨V腿拱形连续梁结构，是山西省首座该桥型的城市景观桥梁，最大跨度90m，居全国已建成V形腿桥梁跨度前列。涝河大桥的建设必将成为山西省临汾市城市建设的标志性桥梁建筑之一，也将是涝河生态建设工程和尧都区东城人居环境提升改造建设的一大亮点。涝河大桥的整体美学桥梁景观效果如图1所示。

图1涝河大桥美学景观效果图

涝河大桥的特点是主桥桥型设计为5跨V腿拱形曲线连续梁体系，主桥梁底设计采用4次曲线；V腿主梁采用单箱4室断面结构，端横梁及中横梁均按A类预应力结构设计，V腿斜腿按普通钢筋混凝土结构设计。V腿顶部通过中横梁与主梁顺接；V腿底部在墩顶上部通过半径3m的圆弧过渡相交形成3m厚的拱座构造，拱座下设置支座。考虑景观因素，V腿斜腿采用变高度截面，立面上呈拱形弯曲线形，在横截面上采用上宽下窄的设计处理，形成空间立体轻盈结构造型。其特色主桥美学设计的三维立体效果如图2所示。

图2主桥美学景观3D效果图

内坚外美的主桥技术分析

施工难点

涝河大桥主桥是该项目的施工重点，也是施工难点和桥梁美学景观的特色亮点。设计结构新颖、构造复杂，技术含量高、施工难度大，特别是主桥V腿拱形连续梁结构体系，混凝土施工后外观必须达到清水混凝土效果：质朴、素雅、庄重、美观，曲线流畅、空间立体、色泽匀致、气势恢宏；而且内坚外美，保证桥梁设计年的使用寿命要求。为了达到桥梁设计的V腿景观效果，必须采用钢管桩及钢管撑支架、三角架组合的桥梁现浇支架支撑模板体系。该体系用钢量庞大，承载力要求高，刚度和稳定性要求高，钢管桩必须打入土层一定深度满足承载力要求；钢管撑竖向、纵横向必须焊接紧密、连接牢固，形成稳固架体，具备很强的抵抗水平推力和承受竖向压力的能力。主桥整体施工技术方案工艺如图3所示。

图31/2主桥整体施工技术方案工艺图

另外，桥梁5跨V腿连续梁结构，需要先施工4个主墩V腿，合拢V腿“▽”顶端中段梁，在两侧对称悬臂浇筑跨中、跨边箱梁梁段，最终进行5跨连续梁成桥整体合龙。施工过程中混凝土需要分段、分层、分块进行浇筑，预应力需要进行分批、分期张拉灌浆等都是施工难点和重点。主桥5跨V腿第一次、第二次合龙，以及合龙先后次序，合龙时的温度和结构应力、稳定性控制等都是施工质量控制措施的关键点。

桥梁支架方案设计

涝河大桥主桥设计为5跨V腿连续梁结构体系，V腿倾斜角度达到45゜左右，V腿高度达到24m，桥梁总高度达到32m；V腿部分混凝土（半幅桥）约m3，重量近KN。为了满足V腿现浇混凝土施工，必须先进行搭设桥梁现浇支架体系。由于V腿部分结构较高、重量较大、体系较多、构造复杂，V腿斜向水平推力约KN（斜腿单肢自重KN），单肢V腿顶部的中横梁（顺接两侧主梁部分）的自重约00KN。所以桥梁支架必须进行专项设计、计算、验算、论证。经过专业设计计算，该支架体系共分为3个支架受力结构体系：1）V腿主体结构现浇施工支架体系（如图4.1）；2）V腿“▽”顶部梁段现浇施工支架体系（如图4.2）；3）V腿间跨中梁段现浇施工支架体系（如图4.3）。

图4.1V腿主体结构现浇施工支架体系图图4.2V腿“▽”顶部梁段现浇施工支架图4.3V腿间跨中梁段现浇施工支架体系

桥梁主桥3个支架体系打设钢管桩（Φ×12mm）根，入土深度8-16m，重量t；搭设钢管撑（Φ×12mm）根，搭设高度6-26m，重量t；焊接连接剪刀撑（角钢、槽钢）t；架设工字钢横梁（I）t；架设军用贝雷梁（1.5m高×3m长标准节/片）片，重量0t；V腿支架三角架及钢模板t；其桥梁支架及模板体系共计总用钢量t。桥梁整体支架体系施工工况如图5所示。

图5桥梁整体支架体系施工工况图

桥梁支架体系施工

1.桥梁支架钢管桩施工

按照支架专项方案，根据计算每根钢管桩需要承载力最大约为KN，现场依据工程地质情况，选择2种打桩机进行打设钢管桩，一种是振锤（-KW功率）振动打入法施工；一种是柴油冲击锤冲击打入法施工。经过比对，柴油冲击锤比较适合该土层地质情况。打完成桩后进行单桩静载试验，结果单根桩的最大承载力达KN，即支架钢管桩的安全系数为2.5。桥梁支架体系钢管桩施工工况如图6所示（a振锤、b柴油锤、c钢管桩承载力试验）。

图6桥梁支架体系钢管桩施工工况图

2.桥梁支架搭设及预压

桥梁钢支撑支架搭设施工时，为了抵抗V腿斜腿及中横梁对下部支架体系的压力和水平推力，支架支撑结构采用与钢管桩法兰刚性连接的钢管撑结构组合体系；并在其纵横向加焊剪刀撑形钢，将钢管撑连接成整体稳定的受力结构。然后在其上架设工字钢横梁、贝雷梁及三角架、钢模板等结构体系进行施工。为了验证整体支架系统的安全稳定性及承载力能否满足要求，同时一并消除支架结构的非弹性变形和基础沉降影响，我们还进行了支架预压荷载试验；采用编织袋装沙土堆载，按超载1.1倍的系数进行预压。经过预压检验，支架体系安全稳定，竖向变形8mm、水平位移6mm，满足V腿现浇施工质量要求。桥梁整体支架体系的搭设和预压如图7所示。

图7桥梁支架体系钢管撑搭设及预压图

主桥V腿现浇施工

1.V腿试验段施工

为了保证施工质量，我们在现场实地做了1/4的V腿斜腿试验段，验证钢筋绑扎、混凝土入模工艺、混凝土浇筑振捣方法、以及外模的拼拆次序、内模的整体安拆等施工过程和工艺、工序质量控制关键环节等。经过试验段的成功施工，我们总结出了V腿斜腿段施工的宝贵经验和施工技术、工艺和方法措施等，保证了后续桥梁V腿实体的施工质量和技术工艺水平。V腿试验段现场施工工况如图8所示。

图8桥梁V腿试验段施工工况图

2.V腿段施工

桥梁V腿施工计划分成3部分：首先施工下部圆弧实心段，该段厚度3m，圆弧半径3m，混凝土总量m3，属于大体积混凝土范围标准，将严格按照大体积混凝土施工质量控制措施进行施工，保证混凝土施工质量，不出现裂缝。其次施工斜腿段，斜腿段长度约16m，高度3-4.5m异变，宽度12-16m异变，单箱4室结构，单肢混凝土总量约m3。由于是按普通钢筋混凝土结构设计，所以钢筋配筋率很高，间距较密；且为斜向（接近45角）单箱4室空心结构，施工难度非常大。施工时采用内模整体安装工艺，且在每个单箱内模底顶部中间位置预留混凝土入模口（为了浇筑箱体底板混凝土，边施工边封堵）；外侧顶面采用大型整体式钢模板（反压顶），模板顶面对应箱体横隔梁位置开天窗，预留浇筑横隔梁的混凝土入模口和振捣口，边施工边封堵。最后施工V腿上部的中横梁，中横梁设计7-8.5m高、3m厚、宽度15-17m，单个混凝土总量m3，实心实体双向预应力结构。计划分三步浇筑混凝土，第一步浇筑底板及腹板横梁至4m高度；第二步继续浇筑至箱梁体顶板、翼板的根部位置；第三步与两侧箱梁同步浇筑箱梁的顶板和翼板部分。同时施工过程中严格控制两侧V腿双肢上部的中横梁同步、对称施工，防止V腿偏心倾覆，防止V腿根部实心段与空心段交接部位混凝土表面拉裂。桥梁V腿分段施工及现场施工工况如图9所示。

图9桥梁V腿主体结构施工工况图

3.V腿“▽”顶部梁体施工

桥梁V腿中横梁施工完成后，搭设V腿施工的第2个支架体系，从两侧向V腿顶部中间悬臂施工箱梁体段。施工完成后进行“▽”中段梁的顶部中间合拢，即V腿合龙；该合拢是将两个开口的V腿双肢合龙，转换成一个整体的三角形稳定受力结构体系（超静定结构体系），完成第一次合龙体系转换。故要严格控制合龙时的温度限制，设计要求合拢温度为15℃±2.5℃，防止在“▽”中段梁体内残余温度应力，影响V腿结构的整体受力情况。实际合龙时间按季节性温差控制在春秋季节，一般在当天凌晨的2-5点钟浇筑混凝土，实测合龙温度为13℃-17℃左右，满足设计理论控制的合龙温度。现场实际施工工况如图10所示。

图10V腿“▽”顶部梁体施工工况图

4.V腿间跨中梁体施工

V腿顶部的“▽”中段梁合龙施工完成后，主桥4个V腿“▽”梁即可向两侧对称施工跨中部分悬臂梁和跨边部分悬臂梁；该段施工与一般现浇箱梁施工一样，即先施工底板、腹板，后施工箱梁顶板和翼板。现场实际施工工况如图11所示。

图11“V”腿间跨中梁体施工工况图

5.V腿桥梁合龙

主桥4个V腿“▽”中段梁，以及两侧跨中、跨边悬臂梁段施工完成后，即可以进行全桥第二次合龙施工。本桥设计无边跨合龙段（边V腿一起施工），只有3个主跨合龙段施工。按照设计给定的合龙次序：先次边跨合龙、再中跨合龙的步骤顺序进行全桥合龙施工，最终完成全桥成桥的5跨V腿连续梁的体系转换施工。合龙段施工时首先焊接合龙段间的劲性骨架，张拉临时锁定预应力束，选择一天中温度最低时段进行合龙。设计要求的合龙最佳季节温度为15℃±2.5℃，在此时段快速浇筑合龙段混凝土，并及时覆盖养生14d以上，待混凝土达到设计强度等级的90%，且达到设计28d弹性模量的80%，方可张拉预应力束，完成全桥合龙及体系转换工作。该桥实际合龙在10月份，实测的合龙温度为13℃-17℃，满足温度要求，合龙精度为12mm。主桥5跨V腿连续梁合龙次序及体系转换如图12所示。

图12主桥5跨“V”腿合龙及体系转换图

桥梁清水混凝土施工

1.高标号清水混凝土技术要求

对于涝河大桥这样的城市市政景观桥梁来说，桥梁混凝土的外观要求很高，必须达到清水混凝土的质量标准。桥梁所在地现有市场商品搅拌站很难满足高标号清水混凝土的施工技术质量标准的要求，我们必须现场建设混凝土搅拌站。通过前期大量调研，选择较稳定的大品牌水泥“威顿”牌，砂子是洪洞县的“王开”河砂，碎石必须要求石料生产厂家采用反击破碎石机破碎的粒径和级配都较好的碎石。然后按照既有的桥梁高标号混凝土配合比，进行多次平行、比对试验，校验、验证分析等，选择适合本项目要求的最佳混凝土配合比，使用于桥梁清水混凝土的施工生产。高标号清水混凝土的外观验收质量标准如表1所示。

2.清水混凝土模板技术要求

对于桥梁清水混凝土施工来说，除了混凝土要经过专门的配合比设计外，对模板的要求也非常高。本项目涝河大桥基本采用大面积整体式钢模板，选择较大的专业模板加工厂家，严格进行模板专项设计和精密加工。项目工程技术质量人员驻场指导和监督加工过程，并进行场内验收、预拼。模板运到现场后，还要进行进场验收和再次组拼装，全部合格后才能使用。在钢模板外表面钢板上涂刷一层专用的模板漆，效果非常好，比常规使用的脱模剂或机油效果好得多，特别适用于清水混凝土的施工。本项目涝河大桥高墩柱、V腿等施工均采用清水混凝土施工质量技术和工艺控制措施，桥梁墩柱和V腿混凝土外观质量非常好:色泽均匀、接茬平顺，光亮整洁、线形清晰，表面质朴素雅、拼缝孔位规则，真正的内坚外美。清水混凝土模板及施工工况如图13所示。

图13清水混凝土模板及施工工况图

城市是建筑的附属品，而美学桥梁则是城市的纽带和灵魂；是人文社会科学、工程技术工艺与现代美学艺术三位一体的产物。现代美学桥梁的建设在满足经济、交通、安全的同时，又将抽象的设计理念与周围的景观环境和城市发展的人文环境相融合，以达到“天人合一”的境界；从而提升其沿岸区域内的景观品质，改善生态环境，美化城市形象，实现真正的人文统一与环境协调的和谐发展、绿色发展。通过涝河大桥的建设施工，对于城市美学桥梁来说可以说是一个成功的案例。全桥施工合龙后整体美学景观如图14所示。

图14全桥施工合龙后整体美学景观图

诚然，城市美学桥梁的方案设计和建造施工，比一般意义的桥梁都要繁杂和讲究，施工难度和技术标准要求很高，成本也要稍高一些。但是只要通过技术方案的优化，工艺技术的创新，城市美学桥梁特别是这种‘V腿’连续梁桥的建设施工技术是科学先进的，经济可行的，安全可靠的。同时，作为提升城市品位、改善景观环境的桥梁建筑载体，也是具有值得大力推荐和广泛建造应用前景的桥型之一。

本文刊载/《桥梁》杂志年第3期总第83期

作者/孟新奇高川田桂林

作者单位/中建二局第三建筑工程有限公司基础设施分公司、天津第三市政公路工程有限公司

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