文章来源：桥梁杂志

    马来西亚的PulauPoh斜拉桥横跨整个东南亚最大的人造湖——肯逸湖（LakeKenyir），是一座标志性结构，其落成进一步提升了肯逸湖作为登嘉楼州知名生态旅游景点的地位。竣工后的PulauPoh斜拉桥连通了马来西亚半岛的PengkalanGawi和PulauPoh岛，为当地的交通和旅游带来了实实在在的便利。

    传统渔船成为设计思路

    PulauPoh斜拉桥的设计从马来西亚传统渔船“Bangau”的纹样汲取灵感，采用了独特的桥塔形状，并使桥塔在两个平面上弯曲。桥面板拥有细长的钢筋混凝土结构，由间距很小的斜拉索支撑，具有现代斜拉桥的典型特征。因此，这些元素的融合呈现了令人印象极为深刻的形态，体现了马来西亚登嘉楼州的地方特色文化，亦不失现代气息。

    PulauPoh斜拉桥正面图及整体布局

    马来西亚传统渔船“Bangau”上的纹样

    这座跨径133米的单跨斜拉桥，由一个高61.5米的A形桥塔支撑，该桥塔与垂直方向倾斜约30度，并向主跨倾斜。除倾斜之外，桥塔还在两个平面上采用弯曲的轮廓，从而营造出具有美感的外观。

    桥面板由20对前悬索支撑，每个悬索之间相距6米，并呈半扇形布置。前悬索长度从22米到118米不等，由24根至37根镀锌、打蜡和高密度聚乙烯覆盖的单条拉索组成。由7对固定在后拉索配重结构中的后拉索为该桥提供了平衡，每个后拉索由109根绞线组成，长度在64米至88米之间。

    后拉索平衡重结构位于距桥台A约42米的位置，并提供必要的抗升力，以抵消后拉索引起的向上力。将后拉索结构连接到桥面板和塔基的两层地梁，抵消了前支撑的水平力分量，从而确保基础产生的侧向载荷达到最低水平。

    等轴侧视图显示了该桥的上下地梁

    分离式安装解决工期风险

    PulauPoh斜拉桥的规划于2014年初启动。与大多数现代斜拉桥一样，该桥的设计围绕钢筋混凝土桥塔、半扇形斜拉索布置和钢复合桥面板展开。大桥将以分阶段的悬臂方式进行建造，钢筋混凝土桥塔的施工、桥面板的安装、斜拉索的安装顺序相互依赖。

    随着项目从初步设计阶段开始推进，更多问题开始浮出水面。如果不能及时把遇到的问题解决，整体施工进度将受到影响。

    季风和高水位使黄金工期遭遇压缩

    登嘉楼州位于马来西亚半岛的东海岸，每年11月至来年3月间历来受东北季风侵袭，在此期间大雨将导致施工停滞。从理论上讲，大约需要7个月的“良好”天气来完成该项目施工，即每年4月到10月。此外，由于大量降雨，集水区的水大量流入肯逸湖，据肯逸湖历史水位的评估也表明，上述时期的肯逸湖水位必然上升。

    肯逸湖水位（1985-2014年）与桥梁结构水位（钻孔桩，桩帽，桥塔基座）的比较

    随着7个月的晴好工期即将结束，PulauPoh斜拉桥的进度却岌岌可危。由于桥梁结构的某些部件将在较低水平位置进行建造（例如，桩截止高度为138米，桩帽顶部为141.5米，桥塔基座为141.5米至149米），这为施工过程带来了更多挑战性。把现有水位与肯逸湖的历史水位进行对照后发现，留给该桥下部结构的施工时间甚至已不足7个月，因此进一步增加了该桥无法按时竣工的风险。

    施工顺序分割以降低工期风险

    在工期保持不变的情况下，采用分阶段的悬臂施工顺序将使项目面临进一步拖延的风险。因此，项目组探讨了将钢筋混凝土桥塔、桥面板和斜拉索安装顺序分离的想法。通过这种策略，钢筋混凝土桥塔、桥面板和斜拉索的安装工作可以独立进行。并可以减少每个工种的空闲时间，更好地利用资源，从而降低违约风险。

    优化钢梁长度

    随着施工顺序的分割，现在需要在临时支撑结构上建造桥面板。该桥复合桥面板的原始设计由44个边缘主梁组成，这些边缘主梁通过螺栓现场连接在一起。边缘主梁所需尺寸分别为：2个8.6米，40个6米，2个2.25米。

    为减少桥面板临时支撑的数量，将6米长的边缘主梁组合成更长的12米模块，从而将现场安装接头的数量减少一半，进而缩短临时支撑和钢梁的安装时间。

    爬模BIM应对季风威胁

    通过优化处理，PulauPoh斜拉桥的施工进度和工期基本得到了保证，钻孔桩工程随即启动，并于2016年5月完成，为2016年6月至2016年12月之间的土方工程提供了时间预留，桩帽、塔基和桥台随后也得以搭建完成。在施工期间，东北季风的到来意外延长并使工期时长超出预期。2017年4月，肯逸湖的水位仍高达144米，淹没了施工区域。

    桥台A俯视图，显示了施工区域被淹的情况，远处正在进行桥面板安装工作(2017年4月)

    施工方探索了几种选择，包括安装钢板桩围堰和堤坝，以使工程在高水位环境下进行。然而，由于地质条件具有挑战性（硬花岗岩层较浅、斜坡陡峭），因此上述选择不可行，具有渗水风险。尽管气候条件不利，桥面板施工仍在继续进行。事实证明，修改后的施工顺序更具有优势。尽管如此，整个桥梁的如期完工仍面临威胁。

    以设计应变技术难题

    到2017年4月，肯逸湖水位仍没有回落迹象，且项目截止日期正在逼近，因此必须采取措施，以加快桥梁的完工速度。因此，施工方重新考虑了桥塔设计，同时考虑了使用爬模，用以应对常规方法建造桥塔时会遇到的挑战和问题。

    爬模示意图

    以下是确定的一些主要问题：

    ·在浇筑工程整个周期精确控制桥塔的几何形状；

    ·桥塔的施工过程中，在钢筋混凝土桥塔中的准确放置嵌入式拉索组件；

    ·随着桥塔准位的增加（如拉索的安装、修补、喷漆、测量等），在施工后形成进入桥塔的垂直通道；

    ·桥塔施工的实际动工日期取决于塔基的完工情况。

    考虑到以上问题，如采用当前的钢筋混凝土桥塔设计方案和建造方法，则桥塔建造的进度可能会进一步受到影响。因此，施工方考虑了钢复合桥塔方案。此方案涉及将桥塔的上部50米更改为钢复合结构，而桥塔的基础仍按照原始的钢筋混凝土设计进行。

    将桥塔上部转换为钢复合材料段具有以下优点：

    ·桥塔上部无需就地装配，不受气候条件影响，装配可与塔基同时进行；

    ·通过采用钢结构制造更好的结构公差，从而减少几何控制的不确定性；

    ·由于外部塔板被视为结构设计的一部分，因此减少整体结构钢筋的使用；

    ·沿桥塔高度在预定位置形成一体化工作平台，同时也形成垂直通道。

    3D钢结构建模减少施工不确定性

    （a）

    （b）

    （c）

    (a)3D建模显示了塔基与钢复合桥塔的连接情况

    (b)和(c)的3D建模显示了集成在钢复合材料桥塔中，以进行碰撞检查的前后拉索导向块

    将上部桥塔转换为钢复合材料截面后，必须对3D钢结构进行建模，以更好地进行钢结构的可视化、计划、碰撞检查，优化材料并确定桥塔施工活动的顺序，进一步减少不确定性。该环节可以完成的预先计划工作，包括在预定位置设计出临时工作平台，可以有效避免发生冲突，为整个桥塔的施工活动带来便利，如焊接、喷漆、测量和拉索的安装。

    在3D环境下沿桥塔高度引入工作平台

    以数据规避潜在超差

    由于桥塔结构的不确定性得到控制，钢筋混凝土塔基和钢复合桥塔一旦到位便能立刻匹配变得至关重要。为实现这一目标，需要钢筋混凝土塔基的竣工数据来识别潜在超差。

    激光扫描技术以其更高精度和更快速度被用来确定现场的完工状态，该技术已成功用于石油和天然气行业，使已竣工的平台显影，并执行3D碰撞检查。激光扫描测绘的结果表明，两个已建成的钢筋混凝土塔基都存在明显偏差。通过这些信息，可以采取干预措施和补救措施，以防止钢筋混凝土塔基出现进一步偏差。

    南塔基设计公差超出设计坐标120毫米

    北塔基设计公差超出设计坐标101毫米

    考虑到美学和传统的概念，PulauPoh斜拉桥的建造在技术和环境方面都非常具有挑战性。尽管如此，随着技术的进步和创新型施工方法的不断发展，这座充满未来气息的标志性桥梁逐渐成形，已于2018年底落成。

    从设计阶段到施工阶段，从不利的天气和现场条件开始，PulauPoh斜拉桥面临着多重挑战。为此，在工期不变的情况下，要重新考虑桥梁的设计和施工顺序，以加快桥梁结构的整体进度，并减少由于不可抗周期性季风天气而导致的停工时间。所采用的新技术，如激光扫描测量和BIM，有助于发现公差超标的情况，并可对桥塔施工进行提前规划，从而进一步降低工期延误的风险。

    本文刊载/《桥梁·BIM视界》杂志

    2020年第2期总第13期

    作者/ChetChie,Voon　HiangMiang,Goh

    作者单位/BBRConstructionSystems(M)Sdn.Bhd.

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