哥伦比亚新大桥Pumarejo采用宽度38.1m单箱双室箱梁，单索面斜拉桥。
西班牙Carlos公司善于桥梁造型设计，是业界著名的桥梁建筑大师级设计公司。但是在将他们的理想转为现实时，碰到了诸多难题。
哥伦比亚新大桥Pumarejo跨越Magdalena河，全长约4km，主桥长1865m，南北引桥及匝道桥全长1920m。根据新的通航要求，主桥采用了主跨380m的斜拉桥，全长830m，主梁采用预应力混凝土。主桥及引桥、匝道桥均采用预制节段法，施工图改为现浇。
新桥的设计
哥伦比亚新Pumarejo桥横跨马格达莱纳河，这座新桥将取代由Riccardo Morandi在1972年设计的老桥。新桥的目的是改善河流的通航条件，增加适应交通流量能力。
图1 Pumarejo大桥现状
该项目是哥伦比亚公共工程部公路司INVIAS采取的优先行动之一。新的通航条件要求航道宽度超过300m，航道内无桥墩，因此有必要将新桥的高度提高至45m。另一方面，预期的交通增长需要一座能够容纳6车道的大桥。
施工过程分出不同的区域——
◆830m长的高架桥从右岸一直延伸到主航道。
◆横跨航道的主桥长度830m，主跨长380m。
◆位于左岸的三跨70m跨径的高架桥，连接各个匝道。
◆最后一段4个匝道连接城市道路及人行道。
尽管桥面很长，但桥面从一个桥台到另一个桥台是连续的，桥面只固定在斜拉桥的桥塔上，其他桥墩采用盆式支座（施工图改进了结构体系）。
图2 桥型布置图
整个桥面由预应力混凝土制成。为了统一主干路和支路的施工流程，初步设计提出的施工方案为预制施工方案，大部分工作采用匹配节段法。
图3
引桥
右岸引桥高架桥长830m，由13个跨度组成，12×70+55m，平面半径为461m。桥面宽度由桥台的35.10m至与斜拉桥接驳处的38.10m不等。斜拉桥接驳处的桥面宽度可容纳双向6车道，而每条行车道的两边各有人行道。桥面截面是一个单箱双室预制梁，在第二阶段每5m采用支柱横向延伸挑臂，箱形梁高度为3.65m，下底板宽为12.0m，外腹板略微倾斜，宽度超过16.20m。横截面的可变宽度通过这些悬臂梁来调节，而中央主干箱梁在整座桥上保持不变。
位于左岸的高架桥由另外3×70m长的跨径组成。前两跨与前述方法相同，第三跨采用了特殊的跨度，它的平面是可变的，并逐渐变宽，以连接四个匝道，并连接城市道路网络。
由钢筋混凝土制成的六角形桥墩，纵桥向尺寸固定，为2.5m；横桥向尺寸可变，在头部加宽以适应支座布置。
主桥
主桥跨布置为70-155-380-155-70m，双塔斜拉桥，通航净宽300m，通航净空达到45m以上。全长830m的单索面斜拉桥，采用半竖琴式索面布置，无索区长40m，塔梁固结。边跨155m,边中跨比为0.40，保证斜拉索系统性能良好，也是不对称荷载作用下桥面及桥塔弯矩满足要求的保证。
为了避免单一斜拉索出现高集中力，将4根斜拉索布置在两侧跨，同时使对称配置的斜拉索造型更美观。作用在主跨上的活荷载产生的竖向升力，由箱梁内的混凝土压重来抵消。塔梁固结，整座桥的纵向作用(地震、制动作用)就由塔梁固结来承受（施工图结构体系进行了改进）。
图4 主桥布置图与效果图
施工图阶段，斜拉桥桥面总宽度为38.1m，因此有必要形成长度超过11m的大挑臂。这是通过每5m提供横向肋来实现的。在距离大挑臂外侧边缘3m处，设置撑杆连接到箱梁底部，在箱梁内部设置拉杆，将外侧支柱与底板的竖直荷载传递到箱梁中部。
桥梁桥面系统支撑由三个纵向梁完成，其中两个在桥面板的边缘，一个位于箱梁中部。这样，可以将大部分斜拉索区段截面的顶板厚度保持在上限，即等于0.25m，仅在邻近桥塔的55m内，由于该区域的高压应力，才增加厚度。
桥塔尺寸为6.0m×4.9m，总高度为125m；采用箱梁内设桥塔横梁约束主梁扭转。塔区斜拉索锚固采用钢锚箱。桥塔下方桥墩高度约为35m，这取决于导航通道所需的垂直净空。它具有空心的矩形横截面和6m长的恒定厚度，横截面宽度在8.85m和6.6m之间。桥墩头部展开，可至12.4m宽，类似于该结构的其余桥墩。
桥面以上桥塔高度约为85m，横向尺寸恒定为4.9m，纵向尺寸恒定为6m。桥塔横向尺寸受中央分隔带的严格限制，这决定了斜拉索布置区域内梁的宽度。桥塔是整个桥梁最需要的受压构件，因此选择了高性能混凝土，其最小抗力为60 MPa（f'c = 60MPa）。
主梁与塔之间的内双牛腿是整个桥梁中最复杂的构件之一，以抵抗来自主梁的高扭转力和减少的剪力。
锚墩被设计为常规结构，尽管它们在桥梁的运行阶段接受的垂直荷载要低得多，但在许多情况下可能会升高。现代斜拉桥中普遍采用拉索扣压的方案来解决，该解决方案包括通过从主梁到桥墩的垂直预应力进行锚固。
图5 施工图桥塔方案
图6 施工图桥塔结构体系
图7 锚墩施工图阶段图纸
匝道
左边的道路通过4个匝道与大桥相连，呈弧形平面布局。其中3个用于车辆交通，1个用于行人交通。
桥面离地面的高度较小，这种情况下采用的典型跨度是40m。它们分别通过50m和60m长的过渡跨与主桥相连。车道匝道的横截面采用标准宽度6.70m的预制箱梁。为了适应宽度变化，匝道桥采用长度可变悬臂，其中一个匝道桥采用支柱支撑的悬臂桥面。
施工
1.引桥
初步设计比较了不同的施工程序，适用于70m大跨度预应力混凝土的施工，有悬臂式施工和逐跨施工两种形式，既有现场施工（采用模板架或活动架），也有采用预制节段施工。
与BERD公司合作进行的一项比较研究表明，这项土建工程最具竞争性的施工程序是，采用预制节段的逐跨施工方法，尽管可移动支架承受着巨大的荷载。
这个决定的有利因素，是可拓展桥面宽度的主梁更适合预制，引桥和主桥箱梁可共享相同的截面。此外，可以根据典型的横截面，对匝道桥进行标准化。这就带来额外的优势，除了良好的执行时间表，还可以充分利用辅助设备（预制场、运输元件、部分造桥机）。
图8 节段预制和现浇方案
图9 BERD为逐跨施工制定的架桥机方案
图10 用于悬臂结构横向模板的移动吊篮
2.斜拉桥
斜拉桥由对称平衡的悬臂梁构成。预制的节段通过驳船运输，并通过前方桥面吊机提升。这一过程是对称的，从斜拉桥塔开始，通过预应力钢筋将后续的部分与之前的部分连接起来。
塔梁的连接保证了施工期间的稳定性，不需要辅助的“系紧”构件，最大可滞后为5.0m长节段。
施工图阶段，根据当地施工的技术实力与习惯，引桥改为造桥机分层现浇+后续现浇大挑臂，主桥也类似，改为挂篮现浇+后续现浇大挑臂。
一波三折的施工
施工合同由哥伦比亚国家公路研究所(INVIAS)授予SES Puente Magdalena联合体，该联合体由Esgamo Ingenieros Constructores、Sacyr Chile和Sacyr Construccion组成。详细设计由ldeam提供。这座桥的最初设计是由Ecopuentes联合体完成的，该联合体由IV Ingenieros咨询公司、哥伦比亚建筑公司Estructurador和豪尔赫·阿方索·凡蒂诺(Jorge Alfonso Fandino)组成。
大桥主梁施工采用了不同的施工方法，高架桥采用造桥机和横桥向大悬臂，斜拉桥主桥采用挂篮施工，匝道采用满堂支架。
到2019年1月，项目滞后进度约25%，这是因为在施工主塔基础64根桩基时遇到了困难。这些桩基的直径达2.8m，55m—60m深。早在2017年，一个长达70m的可移动造桥机系统就在现场搭建起来——这是哥伦比亚首次使用这种技术。塔旁的起重机起重能力达48t，是从西班牙定制的，表明了工程规模之大。
Sacyr项目主任胡安·巴布罗·杜兰·鲁伊斯(Juan Pablo Duran Ruiz)负责现场工作，他认为，由于地质条件，主塔基础是一个相当大的挑战，涉及6000m3的混凝土和深桩。为满足千年一遇的抗震要求，部分桥段每立方米混凝土用钢筋达800kg。桥梁塔区采用的不是氯丁橡胶轴承，而是球形支座，由专业的Maurer公司提供。
如果这是一座标准尺寸的斜拉桥，桥面大约11m宽，那么承包商可能会认为，最具挑战性的部分已经过去了。不幸的是，由于Pumarejo桥采用标准尺寸非常少，仍然有许多重大障碍需要清除。
其中，桥梁混凝土箱梁宽38m，高3.6m，比例接近1:10。另一方面，引桥在横向和纵向上都存在变化横坡。这些横坡使悬挂式MSS无法用于1190m长的引桥。因此，采用了造桥机系统和一个特别设计的翼型挂篮，都是由Berd制造和提供的。
M1-70S系统在土耳其生产，然后用120个集装箱运到哥伦比亚，在现场组装。它的上部桁架装有Berd的有机预应力系统，该系统由Enerpac液压千斤顶、80根单股预应力束、传感器和控制单元组成。正是这种有机的预应力系统，使得70m长的Pumarejo大桥引桥可以一次性浇筑。当混凝土被灌入模板，系统在混凝土重量的作用下发生位移时，有机预应力系统测量挠度，计算降低跨中挠度所需的预应力，并提示系统进行张拉。通过这种方式，OPS增加了脚手架系统承载力。
分包商Construgomes负责操作机器和建造主梁。Luis Nogueiro领导着主梁施工工程团队。MSS是一种用于长桥重复跨径的理想施工技术，在人们印象中，这种设计一般是14天一循环。但在本项目中，每个跨度都与前一个完全不同。他在葡萄牙的里约热内卢Corgo高架桥上亲身体验了9天或10天为一个循环周期，“在这里是完全不可能的。” Nogueiro说，“在第一次浇筑混凝土阶段，U形截面还不错，但由于肋多、拱度不同，以及顶板预应力束的齿块各不相同，导致顶板完全乱作一团。此外，每个部分都要从原来的设计稍微修改一下，还要考虑到MSS的移动，与调整支撑中心和增加腹板尺寸的大小。”
为了说明主梁的挑战性有多大，Nogueiro解释说，第一个跨在西侧的施工，是用传统方法搭起的脚手架，耗时7个月。
尽管有这些困难，由于MS目前正在进行第4个跨度的施工，Nogueiro相信施工的技术方面已经得到理解和控制，并相信还有两个跨度将在3月底前完成。从他的角度来看，最困难的挑战还在后面：CM15翼型挂篮的操作，也是由Berd设计和提供的，它将用于形成11m宽、15m长的箱梁两边挑臂部分。这将在拉丁美洲创造出同类型中最宽的主梁。
斜拉桥主梁部分将使用由Construgomes提供的两对结构挂篮建造，这些结构将随着桥塔的升高而前进。这些挂篮是由Sacyr、Construgomes和Berd共同设计的，Duran Ruiz将其描述为“巨大的”，理由很充分。它们可以一次形成10m长的节段，几乎是传统设备可以浇筑长度的两倍。一对挂篮已经在现场，组装工作已经开始；另一对正在前往现场的途中。在塔的起始段施工完成后，当塔达到第一个钢锚箱安装的40m高度时，两个挂篮将开始工作。
在第一阶段，每对挂篮将形成16m宽的箱梁截面，与MSS正在建造的箱梁截面相匹配，与此外的22m挑臂将构成整个主梁宽度，由两个翼型挂篮施工挑臂，也由Construgomes提供。Nogueira透露，设备必须特别设计，不仅因为桥面板的巨大宽度，而且它可以调整到轻微的横坡变化。
面对来自哥伦比亚全国媒体和业主的持续压力，一向乐观的Ruiz面临巨大挑战。“我们现在正在加快MSS的节奏，最初的问题和技术上的质疑已经被克服了。我们希望翼型挂篮能够一往无前，我不会说简单易行，因为它是一个机械装置。”
考虑到项目的复杂性，承包商Sacyr在进一步加快进度方面的选择是有限的。工地设置了一个大型的帐篷区，以便将上部结构的钢筋在有遮蔽条件下完成绑扎，然后将其吊上MSS。传统的施工方法已用于施工一些引桥主梁（支架现浇），以解决MSS系统被外部因素影响而导致的延误。
工程带来的效益
这座横跨马格达莱纳河的大桥将是哥伦比亚迄今为止建造的最大的大桥，也是跨度最大的大桥。如此规模的土建工程所蕴含的技术复杂性，为哥伦比亚提供了一个机会，将桥梁工程科学目前所提供的一些最先进、最具创新性的系统引入到哥伦比亚，从而实现高效、快速、安全的施工。因此，这项土建工程具有双重利益，因为它还可以展示给其他工程，以承担由政府实施的雄心勃勃的基础设施发展计划。
总结这项土建工程的标志要素是：
◆统一的外观造型，统一的施工程序，赋予了整体统一形象。
◆使用一个单一的截面为中心主干的多室箱梁，采用支柱悬挑结构。
◆所有的分枝都由不同的悬臂梁完成。
◆非凡的规模，注定成为城市和国家一个独特的元素。
◆应用先进、高度机械化的桥梁建造技术(预制、造桥机、自攀式模板等)。
本文刊载 /《桥梁》杂志 2020年 第2期 总第94期
作者 / 王昌将 董佳霖
作者单位 / 浙江省交通规划设计研究院