大跨径钢桁桥维护更新技术与理念

世界上第一座钢桁桥是1874年美国密西西比州Eads Bridge，采用的是铆接桥的形式。1994年建成的九江长江大桥则标志着我国钢桥从铆接工艺向栓焊工艺转变。在100多年历史中，世界各地建成了许多铆接钢桁桥。该桥型在桥梁发展史上有着重要的地位，许多桥梁已成为当地地标性建筑及文物保护单位。

美国密西西比州Eads Bridge和中国九江长江大桥

目前，我国在役的铆接钢桁桥超过1万座,桥龄大多超过50年。早期修建的部分钢桁梁桥设计年代久远,技术标准偏低并长期处于超负荷运营状态,因此出现了不同程度的损坏和缺陷，导致承载能力降低。对于这些桥梁的处理方式通常有拆除重建和加固维修两种。相比于拆除重建,加固维修能大大节约成本,缩短工期。加之这些旧桥通常具有较高的历史价值，故在原桥基础上进行桥面扩宽加固改造,增大桥梁通行能力，延长使用寿命是更优先的选择。

2000年以来，我国许多桥梁步入了维护改造时期，通过技术的革新，诸多标志性钢桁桥实施了维护改造。2006年天津解放桥，秉持修旧如旧原则，恢复开启功能，实现了“小船自由通行，大船开启通行”。2008年上海外白渡桥，转移到黄浦江岸，在露天的情况下进行文物恢复及耐久性提升。2011年兰州中山桥，上部结构实现了1.2米的顶升目标。2012年广州海珠桥，中跨钢桁梁置换，边跨钢桁梁整体拖拉至两岸引桥桥面的活动厂房内进行维修加固，修旧如旧，恢复1950年重建时的风貌。2015年上海浙江路桥采用整体移桥上岸方案，在厂房进行维修，实现桥梁功能、耐久性、文物特性的综合提升。

近期上海市政总院比较典型的项目案例是,2017年松浦大桥更新工程。松浦大桥是黄浦江第一桥,为1976年6月建成通车的一座公铁两用桥。主桥上部结构为两联96+112米的连续铆接钢桁梁,全长419.6米。近年来,松浦大桥面临公路交通压力不断增加的问题,道路容量超饱和。为提高其过江交通运输能力,对原松浦大桥进行了拓宽改造,并同步改造两岸接线。将主桥上层公路桥面,由原来的12米拓宽为双向六车道的24.5米,将下层单线铁路桥面改造成非机动车道,并在主桁外侧设置悬挑人行道。

松浦大桥的修复工程面临许多挑战，在攻坚过程中开展了多项关键技术的研究。

首先，桥面选用了新型高性能组合桥面板。在扬州宝桥的基地厂房进行预制，现场整体架设，钢结构采用开口的球扁钢肋。桥面板混凝土厚度为8厘米，采用含粗骨料免蒸养低收缩高强韧性混凝土，提高了重载车辆条件下桥面的耐久性能。

其次，是钢桁桥拓宽改造技术的研究。桥面从两车道拓宽至六车道，采用方法有两个要点特征。第一为上层组合桥面板与主桁及横梁连接，即板桁结合；第二为挑臂斜撑支撑在主桁竖杆上，并采用“人”字形横联。

第三为钢桁桥加固方法研究。松浦大桥原桥在桥面拓宽后所受荷载大幅增加，需要对原主桁构件在新荷载作用下的受力性能进行计算分析，以判断原有主桁构件的安全性。设计方面针对不同构件受力性能，采用不同的加固方法。施工方面，采用的是上层桥面拆除后加固方案，桥梁加固时重量是原来的25%左右。桥梁加固时负载越小加固效果越好，通过研究，每降低4%的负载系数，其安全性可增加1%。

另外，松浦大桥还进行了旧桥改造项目的桥梁抗震性能及减震技术、结构检测及耐久性评估、大跨径钢桁桥改建中施工控制与长期性能监测、大跨径双层钢桁架桥顶升关键技术、多功能自浮式防撞系统开发与应用、复杂桥梁大修工程BIM技术应用等研究，为工程实施提供技术保障。

注重文化传承

巴塞罗那残桥修复前后对比

在旧桥改造中常会遇到文物类桥梁，这时往往会面临桥梁的交通功能属性和文物保护的对立问题。文物单位往往提出要求，包括桥型、桥位、材质等不能发生变化的硬性规定。在文物保护法方面，1964年威尼斯宪章中强调，不能随便替换建筑原有的任何部件；1994年奈良宣言中则肯定了保护方法的多样性。巴塞罗那残桥是一个很典型的案例，2003年修复后，以前的痕迹都可以看到，实现500年时间跨度的不同材料、结构的连接。总之，文物桥梁修复时，应与文物保护单位沟通协商，综合考虑桥梁功能、耐久性及文物保护方面要求后制定总体方案。

上海浙江路桥维护项目力争恢复百年前原始风貌，但桥面布置根据目前的交通需求作了调整，取得了良好效果。

改造前照片和改造后照片

松浦大桥作为黄浦江上的第一座大桥，载满了上海人民的回忆与情怀。本次大修充分考虑人性化的景观设计，下层非人行通道部分保留了原铁路相关元素，突出“慢”生活主题。未设置下层空间吊顶，打造了一种时光隧道的感觉，空间更加开放。

既有桥梁综合利用

在桥梁的综合利用和功能拓展方面，纽约“高线公园”（High Line Park）是一个经典案例。高线公园的前身是高架铁路，而整条铁路在1980年彻底关闭并废弃。地产商和社区委员会强烈要求拆除它，当时纽约市长面临要在任期内拆除它的抉择。但最终在建筑师大卫和哈蒙德的改造下，高架铁路迎来了崭新面貌，成为了城市里的一座高架公园，配备了露天电影院、儿童游乐设施等。高线公园的复兴为当地带来了积极的效应，特别是旅游业的发展，成为了一个时尚地标建筑。

纽约高线公园改造前后

既有桥梁的综合利用有三个方面的技术非常重要，一是同步顶升，二是减震，三是防撞设施。桥梁同步顶升可实现通航能力提升或高架桥梁接线功能改造。桥梁减震及防撞也是性价比较高的技术，通常可以降低30%~50%的地震力及船舶防撞力。

城市桥梁低影响施工

桥梁运营维护必须科学、合理、文明、环保施工，降低对道路交通的影响。上海浙江路桥采用全封闭钢结构厂房，为文明施工提供了硬件保障，有效地控制了施工噪音和扬尘。另外，形成了一套完整的老龄桥梁低影响、多设备协同、整体快速移运技术及装置。松浦大桥也实现了交通通行与维护改造的结合，总体划分为上层通行下层改造，及上层改造下层通行两个阶段，整个松浦大桥维护改造过程基本不中断全部交通，对城市交通的影响降到最低。

目前，桥梁的维护越来越受到重视和关注，维护技术也有一定程度的提升。未来，我们对其还应予以更多关注，加大提升总结维护改造技术力度，特别是应制定相关的规范标准，研发更多快速施工设备。