01
工程概况
永宁大桥是温州瑞安市横跨飞云江在建规模最大的桥梁，是温州市域主中心南北向综合交通走廊的重要节点工程，对推动温瑞一体化具有重大意义（位置如图1所示）。本项目是浙江省首座集市域铁路、快速路、一级公路、慢行系统等多种交通功能于一体的综合型城市过江通道，也是国内最大跨度的公轨两用多塔刚性悬索桥。项目北起飞云江北岸瑞光大道，南至飞云江南岸纬二路附近，全长3.127公里，跨江段水中正桥长约1.1公里，建安费达30.4亿。如图2所示，跨江段主桥采用双层桥面布置，上层为双向六车道快速路及人行道；下层为双线市域铁路及双向四车道一级公路，同时下层桥面外侧挑臂设置非机动车道。永宁大桥充分考虑行人与车辆的各类通行需求，是浙江省首座“三桥合一”的公铁两用的多塔刚性悬索桥。
图1 永宁大桥所在位置
(a) 永宁大桥跨江段具体位置
（b）跨江段桥面结构
图2 永宁大桥双层桥面结构
永宁大桥介绍视频
在永宁大桥项目建设过程中，课题组结合工程现场需求，开展相关工作，主要包括：（1）基于图像处理的结构变形监测技术，为顶推过程中临时支撑的变形监测提供支撑；（2）开发螺栓松动检测方法，为桥梁大批量螺栓的质量检测提供保障；（3）顶推过程主梁内力变形分析，为多点同步顶推施工的精准调控提供参考。
02
同类桥型对比
本项目跨江段水中主桥为双层公铁两用钢桁梁桥，如图3所示。主桥共5联全长1105m，分为航道桥段和非航道桥段。其中航道桥(140+200+260+140)m悬链线上加劲连续钢桁梁；非航道桥为90m、90m、90.4m、94.6m简支钢桁梁。同类型彭埠大桥（新钱江二桥）主桥段为(73.4+122+4×240+122+73.4)m公轨两用多跨悬链形上加劲钢桁梁桥，采用双层桥面布置，上层通行双向8车道公路，下层通行双线地铁与两侧各5.5m宽的慢行系统。
图3 永宁大桥主桥钢桁梁结构
永宁大桥与彭埠大桥均为公铁两用双层桥梁结构，兼具公路交通与轨道交通功能。两桥在技术特征上存在一定差异：在交通功能方面，除轨道和公路交通外，永宁大桥创新性地整合了快速路系统，实现三线合一。在结构设计上，为了实现三线分离，平顺过渡，永宁大桥通过在轨道底部设置垫高梁实现引桥段路线分离，而彭埠大桥不垫高，线路平直。作为大跨度跨江桥梁，两桥在施工工艺上各具特色：永宁大桥运用大跨空间顶推技术，采用“两岸同步顶推，逐节拼装，逐节顶推到位”的施工工艺；彭埠大桥则运用长联连续梁顶推技术，采用“步履机+滑块”的施工工艺，解决了钢桁梁节间弦杆不能竖向起顶的问题，提高了顶推效率，保证施工过程的安全。
表1 永宁大桥与同类型彭埠大桥对比表
03
工程创新
（1）三桥合一
“三桥合一”的双层设计是永宁大桥的最大特点，在浙江省内属于首例。永宁大桥在跨江主桥段采用城市快速路、公路和轨道三桥合一的布置方式，上层为城市快速路，下层为公路和轨道，如图2所示。这种布置方式将多种交通功能布置在一个桥上，结构形式紧凑，占地规模小，高效利用桥位资源，节约用地和建设成本，主要涉及区域如图4所示。
为了实现三桥合一的结构创新，在两岸引桥段，公路布置于地面层，落地接入近地交通，城市快速路布置于上层，落地接入远地交通，轨道交通布置于下层。如此布置，就要求城市快速路，公路与轨道的纵断面设计线型分离，保持一定高差。
（2）线路分离模式
永宁大桥分离路线布置如图4所示，其中机动车道最大纵坡为4.95%，轨道交通路线最大纵坡为2.95%，符合表3中《公路路线设计规范》、《地铁设计规范》的最大纵坡规范要求，同时也兼顾到飞云江，温州龙湾机场双重航道对大桥的影响。
由于桥梁在两侧逐渐下行，为了满足不同线路平顺衔接的需求，永宁大桥采用一种公轨同层桥面分离结构。一级公路过桥后通过4.95%的坡度快速接地，左右两端分别与宏远路和纬36路相连。S3线通过在桥面纵向布置高度逐渐增加的垫高梁，并在垫高梁上布设铁路轨道道床，维持缓慢下降坡度接入两侧引桥。永宁大桥主桥段共5联如图3所示，其中第二联和第三联高差由混凝土垫层调整，高度为（200-626）mm，其余联高差由混凝土垫高梁调整，高度为（626-2234）mm。这种增加垫高粱的桥面分离结构有利于缩短公路引桥长度，使公路更快接入近地交通网，方便两岸近地交通的联系。
为了满足钢轨和桥面结构温度变形需求，永宁大桥在Z07墩处（如图3所示）布置两组温轨调节器（如图5所示），装置主要由固定钢枕、活动钢枕、剪刀叉组件和支承纵梁组成，左侧连接主桥段右侧连接引桥段。桥面板在温度变化作用下会发生伸缩变形，进而带动上部钢轨产生相应变形。该装置巧妙地利用尖轨之间的相互错动来调节轨道的热胀冷缩。当轨道因温度升高而发生较大伸长变形时，钢轨内部会产生很大的应力。此时，装置中的剪刀叉组件发挥关键作用，通过提供可靠的支撑来协调和释放钢轨应力，有效防止上部钢轨因应力过大而发生断裂，确保轨道结构的完整性和行车安全。该装置伸缩位移量为±350mm，相比于彭埠大桥的±480mm要小一些。
表2 路线分离模式各交通层最大纵坡限制规范对照表
图4 永宁大桥线路结构特征
图5 轨温调节器布置示意图
（3）桥头堡结构
永宁大桥综合结构特点及两岸滨江现状及规划还引入了桥头堡结构，如图6所示。基于两岸滨江慢性系统、桥头堡内垂直电梯及上桥桥面人行通道，构建全国首个空间独立回字型运动健身场所，实现了桥头堡的景观性、实用性、亲民性等多功能于一体，同时人流的聚集为后期桥下空间商业化开发提供了有力的支持。
图6 桥头堡示意图
（4）施工方法创新
永宁大桥顶推施工同时具备“大跨度+大吨位+大支反力+大纵坡+复杂竖曲线”五大特点，最大顶推跨度达到130米，推总重量达到4.67万吨，临时墩单点支反力最大达到4270吨，为国内外同类型桥梁之最。为克服顶推施工中的难点，永宁大桥设计了一种多功能型滑靴，一套顶推系统，一种高承载力钢管柱脚结构，一种有层间连接板的垫块，并通过异步顶推解决了步长多点不同的难题。
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小结
永宁大桥作为温州瑞安市横跨飞云江在建规模最大的桥梁，是温州市域主中心南北向综合交通走廊的关键节点工程，对推动温瑞一体化意义重大，其主要特点有如下几项：
1. 永宁大桥是浙江省首座“三桥合一”的双层特大桥，是集市域铁路、快速路、一级公路、慢行系统等多功能于一体的特大型桥，也是国内最大跨度的公轨两用多塔刚性悬索桥。
2. 永宁大桥是一座功能全面的过江综合体，下层桥面外侧设置非机动车道，充分考虑了非机动车和行人通行需求，还通过引入桥头堡建立了回字型健身空间，充分体现积极倡导运动建设的人文关怀精神。
3. 永宁大桥主跨260米，且双层上部结构重量巨大，施工难度高。其设计与施工经验将为同类复杂桥梁工程提供技术参考，推动钢桁梁桥在多交通场景下的应用拓展。
以上工作由浙江工业大学研究生邵玉春撰写完成，本工作仅作为学习资料，如有不当之处，敬请批评指正。注：部分图片与视频来源于网络，如有侵权，请联系我们及时删除。
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