上海申迪項目管理有限公司 上海 201205

1 工程概況

上海國際旅游度假區(qū)景觀人行橋工程位于核心區(qū)湖泊公園內(nèi)，為空間曲梁單邊懸索橋，目前該類型的景觀人行橋非常罕見，僅歐洲有少量案例。本項目選擇單側(cè)懸吊結(jié)構(gòu)，受力復(fù)雜，采用主副橋聯(lián)合的結(jié)構(gòu)形式并且總寬度達(dá)到9 m，為全球首例。項目參建單位經(jīng)多次討論研究，最終確定采用落架施工成橋方案，本文以東橋為例進(jìn)行詳細(xì)分析。

2 項目組織架構(gòu)

在項目立項后，建設(shè)管理單位進(jìn)行了詳細(xì)的項目策劃。根據(jù)本工程項目造型獨特、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工要求高的特點，建設(shè)管理單位在招標(biāo)工作完成后立即確定了由施工單位、監(jiān)理單位、設(shè)計單位、設(shè)計咨詢單位、勘察單位、施工控制單位、施工監(jiān)測單位、其他咨詢單位等共同組成的項目建設(shè)團(tuán)隊。施工總包單位同步確定了鋼結(jié)構(gòu)和索纜加工配合單位。各單位之間的相互關(guān)系如圖1所示。

圖1 景觀橋項目組織架構(gòu)示意

在整個項目建設(shè)推進(jìn)過程中，打破了先出圖紙、后施工的常規(guī)流程，而是在設(shè)計單位完成項目初步設(shè)計后，由相關(guān)咨詢單位提供人致振動分析、地震時程分析、風(fēng)洞數(shù)值分析等相關(guān)計算報告。在此基礎(chǔ)上繪制施工圖初稿，由設(shè)計咨詢單位對設(shè)計單位的計算書進(jìn)行復(fù)算、對施工圖進(jìn)行審核。進(jìn)而以BIM技術(shù)為手段，由項目參建團(tuán)隊共同開會研究、討論，并最終確定1套完整、科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、切合實際的BIM模型、施工圖紙和施工方案。從項目最終完成情況得知，本套項目推進(jìn)思路在景觀橋項目建設(shè)中取得了巨大的收獲[1-2]。

3 項目推進(jìn)關(guān)鍵點分析

3.1 空間索夾的定位標(biāo)記及索夾抗滑移試驗

因本橋梁的懸索為空間曲線，懸索索夾的安裝定位既需要考慮其沿懸索長度方向的定位，還需根據(jù)吊索與垂直方向的角度確定其索夾安裝角度。據(jù)此，項目參建團(tuán)隊與索纜供應(yīng)商一起研究解決辦法，制作了如圖2所示的工裝。

圖2 索夾空間定位工裝

在索纜加工基地內(nèi)，采用此工裝以類似極坐標(biāo)定位的形式，在主纜上將每個索夾的位置確定后，標(biāo)注旋轉(zhuǎn)角度，現(xiàn)場即按此標(biāo)注進(jìn)行索夾安裝。

為驗證索夾的抗滑移能力，將索樣品和實驗索夾安裝在6 000 kN試驗機(jī)上，對螺栓采用液壓扭力扳手施加預(yù)緊力，做好索夾處的滑移標(biāo)記。安裝完成后，啟動拉力試驗設(shè)備，緩慢施加拉力。試驗分3級進(jìn)行加載，每次加載數(shù)值為理論抗滑移力的33%，直至加載至抗滑移力，看索夾是否產(chǎn)生滑移，并記錄數(shù)據(jù)，最終加載至索夾與索體產(chǎn)生相對位移時試驗終止，并記錄最大滑移力數(shù)據(jù)。試驗結(jié)果證明，索夾抗滑移能力超過設(shè)計要求。

3.2 人致振動分析研究

人行橋的人致振動與結(jié)構(gòu)的頻率有關(guān)，只有接近人行荷載步頻的結(jié)構(gòu)模態(tài)才可能會被激起共振，所以需要分析橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性。經(jīng)過建模分析，當(dāng)人群密度為0.44人/m2時，豎向振動加速度最大值將達(dá)到0.81 m/s2；當(dāng)人群密度增大至1.50人/m2時，人群共振荷載所產(chǎn)生的最大豎向振動加速度將達(dá)到3.49 m/s2。這2種情況下的加速度均超過了規(guī)范規(guī)定的振動加速度限值。因此，該橋在不利人行荷載作用下，可能會發(fā)生橋面振動過大，行人通行舒適性不佳的情況，故有必要采取相應(yīng)的減振措施。

經(jīng)項目團(tuán)隊調(diào)研、討論后，確定了本橋梁需要安裝TMD（Tuned Mass Damper）調(diào)頻質(zhì)量阻尼器。經(jīng)過模擬分析可知，該橋安裝TMD減振系統(tǒng)之后，人行橋面最大豎向振動加速度由原來的3.49 m/s2減小到0.44 m/s2，減振效果十分明顯。

3.3 部分關(guān)鍵吊索研究

為保證橋梁的結(jié)構(gòu)美觀，給人以輕巧的感覺，本橋主纜吊索直徑僅設(shè)計為38 mm，這就需要對關(guān)鍵吊索進(jìn)行重點研究。相關(guān)單位經(jīng)計算后，確認(rèn)與索塔直接連接的吊索（8#索）及邊跨最末段的短吊索（15#索）為關(guān)鍵吊索，需要進(jìn)行重點研究。

對于8#索，因其與索塔直接連接，故受力十分敏感。通過落架施工模擬分析得知，8#索在落架14 cm階段之前，索力無明顯變化；落架14～18 cm階段，索力開始增加，曲線較緩；從18 cm開始，索力會有一個明顯的激增，曲線斜率將會短時間內(nèi)增加到一個很高的數(shù)值。針對此情況，項目團(tuán)隊經(jīng)研究，確定了稍微放松此索，保證安全為主的總體控制思路。

對于15#索，原設(shè)計為短索加索夾固定的連接方式。經(jīng)過分析，由于此短吊索與橋臺錨固端距離較近，通過索夾與邊纜固定后，會產(chǎn)生橋臺錨固端前移的情形。橋臺錨固端受力將由此短吊索分擔(dān)，產(chǎn)生安全隱患。故項目團(tuán)隊共同商定修改了原設(shè)計方案，采用類似“彎鉤”的形式處理此連接節(jié)點，根據(jù)邊纜曲線設(shè)計“彎鉤”內(nèi)壁曲線，使之相匹配，讓“彎鉤”可以沿著邊纜產(chǎn)生相對滑動，有效地避免了此節(jié)點可能出現(xiàn)的受力過大的情況。此節(jié)點連接示意如圖3所示。

圖3 典型吊索節(jié)點與“彎鉤”處理節(jié)點對比

4 BIM技術(shù)在本項目中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在當(dāng)前的建設(shè)項目中使用已經(jīng)十分廣泛。景觀橋工程在項目管理中使用了基于BIM技術(shù)的項目管理平臺。項目管理人員登錄平臺后，可以隨時了解到施工進(jìn)展，已施工的構(gòu)配件信息，以及當(dāng)前施工進(jìn)展下的投資變化。采用BIM技術(shù)，極大地提高了項目建設(shè)方的管理水平，讓建設(shè)管理人員對項目可以做到實時掌控。

此外，由于本項目混凝土橋臺幾個表面為空間曲面構(gòu)造，其中的鋼筋為空間三維曲線（圖4），常規(guī)CAD圖紙的平面圖形難以表達(dá)出鋼筋的具體位置。實際施工中，項目施工員和監(jiān)理人員采用BIM模型進(jìn)行現(xiàn)場施工放樣、鋼筋下料和監(jiān)理旁站，妥善地解決了鋼筋施工的難題，保證了鋼筋施工質(zhì)量[3-4]。

5 落架施工成橋中的管理措施

經(jīng)過參建團(tuán)隊各方多次理論分析及會議討論，結(jié)合安全性方面等考慮，最終排除了前期考慮的頂升方案等其他方案，確定采用落架方案。

項目參建團(tuán)隊共同協(xié)商，形成了落架施工領(lǐng)導(dǎo)小組和工作小組共同協(xié)同工作的組織架構(gòu)。領(lǐng)導(dǎo)小組由建設(shè)單位、設(shè)計單位、監(jiān)理單位、施工單位和施工控制單位的領(lǐng)導(dǎo)或技術(shù)負(fù)責(zé)人參加，其中建設(shè)單位任組長。工作小組人員由施工控制單位、施工單位的測量和現(xiàn)場施工負(fù)責(zé)人、監(jiān)理單位的現(xiàn)場代表、設(shè)計單位的設(shè)計代表等組成，其中施工控制單位的現(xiàn)場負(fù)責(zé)人任組長。施工控制小組定期開會，討論施工控制中存在的問題，并提出修正方案，如碰到重大施工技術(shù)問題，則提交施工控制領(lǐng)導(dǎo)小組討論。落架施工的工作程序如圖5所示。

圖4 橋臺鋼筋分布BIM模型

圖5 施工控制工作程序示意

根據(jù)橋梁的特點，項目參建團(tuán)隊共同確定了落架施工具體實施步驟為：拼裝主、副橋→安裝背索、主纜→對稱安裝吊索（由索塔連接軸向兩側(cè)對稱安裝）→張拉至20%環(huán)索力→總落架8 cm→張拉至30%環(huán)索力→總落架14 cm→張拉至40%環(huán)索力→總落架18 cm→張拉至60%環(huán)索力→總落架22 cm→張拉至80%環(huán)索力→總落架25 cm→張拉至100%環(huán)索力→總落架26 cm→成橋。

工程確定以本橋線形控制為主，兼顧索力滿足要求的總體控制思路。在關(guān)鍵位置預(yù)裝施工監(jiān)測設(shè)備，在落架關(guān)鍵階段進(jìn)行線形和索力的同步測量。

為保證落架過程的安全及落架成果可以滿足最終使用要求，各方確定了落架應(yīng)急預(yù)案，針對可能發(fā)生的各種突發(fā)狀況，制訂應(yīng)對措施。可能發(fā)生的狀況如下。

1）施工過程中索塔位移過大；

2）施工過程中索體出現(xiàn)異常情況；

3）落架過程中箱梁端頭無法下落；

4）施工過程中千斤頂出現(xiàn)過大水平位移，造成傾斜或脫空；

5）環(huán)索張拉過程中法向索索夾定位位置發(fā)生偏移；

6）落架至設(shè)計量后千斤頂仍有較大支撐力；

7）法向索內(nèi)力均勻性偏差過大；

8）結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)與設(shè)計差別過大，尤其是吊點位置偏差過大；

9）落架完成后吊索索力相差過大；

10）落架完成后箱梁縱橫坐標(biāo)與設(shè)計相差過大；

11）落架完成后箱梁內(nèi)外高差過大；

12）副橋標(biāo)高未達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)或平整度不符合要求。

在此基礎(chǔ)上，東橋順利進(jìn)行了落架施工，經(jīng)過成橋后實測數(shù)據(jù)分析及與理論值對比，可以得出以下結(jié)論。

1）橋面實測標(biāo)高與理論標(biāo)高高差在控制范圍內(nèi)，箱梁無翻轉(zhuǎn)情況，滿足橋下通航要求；

2）除8#索外，其他吊索索力滿足3.00的安全系數(shù)要求；8#索索力接近2.50的安全系數(shù)要求，考慮需后期調(diào)索。

6 結(jié)語

通過對上海國際旅游度假區(qū)核心區(qū)景觀人行橋工程的建設(shè)項目管理實例，總結(jié)了以下經(jīng)驗[5]。

1）復(fù)雜結(jié)構(gòu)景觀橋梁的項目管理需要在完成招標(biāo)程序后的第一時間內(nèi)確定項目實施各參建單位，包括設(shè)計復(fù)核單位、咨詢單位、設(shè)備廠商等，打破常規(guī)先出圖、后施工的順序，以團(tuán)隊的力量共同研究確定設(shè)計方案與實施方案，從而得到最優(yōu)化的解決方法。

2）與常規(guī)項目不同，復(fù)雜結(jié)構(gòu)景觀橋梁的任何一個節(jié)點的處理都可能影響到項目實施的成敗。參建單位需要進(jìn)行前期分析研究，得出項目實施關(guān)鍵點、難點，并共同商議研究合理的解決方案。

3）BIM技術(shù)在項目管理中應(yīng)用十分廣泛，合理地使用BIM技術(shù)，將會極大地提高項目管理的水平，并解決實際施工中用圖紙表達(dá)不便的難題。

4）項目實施的重點施工步驟中需要做好組織管理、程序控制及應(yīng)急預(yù)案完善。