轮渡拥堵推动建桥调查
20世纪80年代,黄浦江两岸的交通已难以依靠既有轮渡和隧道满足需求。日本国际协力事业团1986年的事前调查记录,轮渡高峰时会有数千人候船,汽车队列可达一至一点五公里。南码头渡运线路既接近拟建桥位,又承担较多汽车运输,成为调查中的重要对象。
报告把新桥放在浦东工业、居住区发展和上海道路布局中考察。上海方面已经进行过1983至1984年的预备研究;日方调查团于1986年10月至11月到访,核查资料并商议进一步研究范围。此时记录的跨径、造价等仍属方案参数,随后建成桥梁采用了经过深化的设计。
参考:[1]
设计责任与技术准备
上海市政工程设计研究总院承担牵头设计,林元培任总设计师。他在后来的口述中,把长跨径、斜拉索制造和软土地基列为当时必须解决的问题。团队借此前桥梁工程积累拉索及深桩经验,再将这些技术用于黄浦江桥位。
1988年12月15日,工程开始打桩。采用叠合梁方案后,参照桥梁出现的裂缝又促使设计者重新检查桥面受力与施工步骤。林元培等人针对不同裂缝形成原因调整设计,建设过程因此也成为结构计算、材料生产和现场措施相互配合的过程。
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钢梁、混凝土桥面与螺旋引桥
主桥采用双塔、双索面的斜拉体系,423米主跨越过江面。桥面宽30.35米,原设六条机动车道,两侧配置人行空间;浦西引桥通过螺旋线形接入城市道路。桥塔、拉索和引桥共同解决跨江高度与两岸接线的问题。
承重梁由两道工字形钢主梁和横梁构成,预制混凝土桥面板通过剪力钉及现浇接缝与钢结构结合。斜拉索使用平行钢丝和聚乙烯保护层。为控制桥面裂缝,工程把预应力、索梁连接构造和施工中的临时支撑结合起来,避免只靠增加材料厚度处理问题。
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软土基础上的抗震分析
桥塔基础采用深钢管桩群,上部结构则按浮动体系设计。其关键是允许结构在规定方向发生位移,同时通过端部及辅助桥墩的支承安排约束运动,不能把桥面与各支点简单视为完全固结。
同济大学的樊立础、胡世德、袁万城在1992年论文中研究南浦、杨浦两桥的非线性地震响应。他们使用三维计算程序,考虑土层、桩与结构的相互作用,以及支座和混凝土的非线性及拉索垂度。初步设计采用反应谱方法,最终抗震设计再以人工地震波作时程分析,使基础条件与桥梁整体计算联系起来。
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控制合龙与安装大型构件
施工需要一面逐步架设桥面,一面调整结构状态。1991年12月的新华社报道记载,南浦大桥应用卡尔曼滤波方法进行施工控制;把测量结果反馈到计算和调整中,是控制合龙位置的重要环节。
同一报道还记录了西引桥曲线箱梁的高空安装:单件长约40米、重约250吨,需要在较高位置完成吊装。拉索则由多根高强钢丝组成,并使用大吨位千斤顶张拉。这些工作说明,工程组织不仅是主桥向江心推进,还包括重型构件运输、起吊、连接和索力调整等相互配合的工序。
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通车、搬迁与交通增长
1991年12月1日,南浦大桥正式通车。桥梁为两岸机动车往来增添了连续道路通道,并成为上海内环道路跨越黄浦江的组成部分。开通日期与施工合龙、工程验收属于不同阶段。
亚洲开发银行于1991年5月28日批准南浦大桥项目7000万美元贷款。该行2000年评估综述记载,项目涉及约4200户居民和130家企业搬迁,筹备阶段对受影响者进行了咨询;受访居民对安置安排表示满意。报告同时指出,通车后的交通增长快于评估时的预期,空气和噪声污染随之加重。增添道路容量之后,沿线环境和持续运营仍是需要处理的问题。