【摘要】介紹鴛江大橋鋼管混凝土拱豎轉(zhuǎn)的施工技術(shù)；鉸座、鉸軸、扣錨索、臨時(shí)塔架及索鞍、連續(xù)牽轉(zhuǎn)動(dòng)力體系、鉸軸向鉸座對(duì)位的安裝系統(tǒng)；簡(jiǎn)述豎轉(zhuǎn)的操作程序；橫梁頂升法安裝新技術(shù)。
【關(guān)鍵詞】鋼管混凝土拱 豎轉(zhuǎn) 連續(xù)牽轉(zhuǎn)動(dòng)力體系 頂升法

一、工程概況
鴛江大橋（又稱(chēng)桂江三橋）位于廣西梧州市區(qū)，桂江與西江丁字交叉口處，跨越桂江（圖1）。主橋設(shè)計(jì)為40+175+40（m）三跨連續(xù)自錨中承式鋼管混凝土拱，它的特點(diǎn)是充分發(fā)揮了材料的性能，以抗壓強(qiáng)度高的鋼管混凝土作為拱肋，以抗拉強(qiáng)度高的鋼絞線束作為系桿，通過(guò)邊拱的重量，隨著施工加載順序逐步張拉系桿預(yù)應(yīng)力束，以平衡主拱所產(chǎn)生的水平推
力，最終形成對(duì)拱座基礎(chǔ)只有較小水平推力的拱橋。這就大大降低了由于巨大不平衡水平推力所增加的基礎(chǔ)費(fèi)用，從而使拱座基礎(chǔ)變得較為輕巧，為在大江大河修建大跨度拱橋提供了理論依據(jù)。施工單位采用的豎轉(zhuǎn)技術(shù)也被施工實(shí)踐證明是先進(jìn)、簡(jiǎn)捷、安全、經(jīng)濟(jì)的。

1．主拱肋
主拱為雙肋拱，矢高43.75m，跨度175m，矢跨比1／4，拱軸線采用懸鏈線（m＝1．347），沿拱軸采用等高度（h=3.3m）等寬度截面（B=1.8m）。每片拱肋主要由4根φ750*14的鋼管混凝土組成。在兩邊拱腳附近有可能遭受河水腐蝕的地方，鋼管由φ750*14增大到φ762*20，并使用熱噴鋅鋁后，再涂油漆。鋼管拱由橫向綴板、腹桿（綴條）連接成鋼管橋架。在兩邊離拱座30m長(zhǎng)度范圍內(nèi)，拱肋兩邊增加兩片腹板，其內(nèi)也填充混凝土。兩條主拱肋中距17.8m，在橋面以下設(shè)兩個(gè)K字橫撐，在橋面以上僅設(shè)5條一字橫撐。主拱肋采用廠內(nèi)制造、拼成半拱、浮運(yùn)到位、豎向轉(zhuǎn)體、拱頂合龍的施工方法。
2．邊拱肋
邊拱肋為兩片半拱，矢高東邊為11．061m，西邊為12．407m，半拱跨度為40m，拱軸線為拋物線，拱肋為鋼筋混凝土構(gòu)件，截面寬度為1.8m，截面高度由2.8m變化到2m。
3．系桿

4．橫梁、立柱及吊桿
橋面系與拱肋相交處為鋼筋混凝土橫梁，就地現(xiàn)澆。立柱與吊桿處為預(yù)應(yīng)力混凝土橫梁，采用群錨，每個(gè)橫梁重50t，長(zhǎng)25．34m，岸上預(yù)制，浮運(yùn)到位，頂升安裝。

二、兩半拱豎轉(zhuǎn)合龍的施工設(shè)計(jì)和實(shí)施
由于橋址沒(méi)有架設(shè)纜索吊車(chē)的條件，河道航運(yùn)繁忙，場(chǎng)地狹窄，排除了有支架纜索吊裝、無(wú)支架纜索吊裝和水平轉(zhuǎn)體法等施工方案，依據(jù)自錨式體系的特點(diǎn)，施工單位堅(jiān)持采用自錨式兩半拱豎轉(zhuǎn)合龍的施工方法。這個(gè)方法在投標(biāo)過(guò)程中就受到了評(píng)標(biāo)委員的一致好評(píng)。
1．臨時(shí)鉸
臨時(shí)鉸由欽座和欽油構(gòu)成，在每個(gè)拱肋拱腳的設(shè)計(jì)拱肋安裝線與拱軸線交點(diǎn)處設(shè)置鉸座，它由鋼板卷制而成，半徑50cm，橫向長(zhǎng)100cm，橫向兩端設(shè)鋼板限位，使拱肋豎轉(zhuǎn)過(guò)程中，鉸軸不發(fā)生橫向位移。鉸軸也由鋼板卷制，焊接在拱助端面的鋼板上。它的內(nèi)部除了加勁板，還填充了C50混凝土。鉸座與鉸軸之間吻合面的最大壓應(yīng)力為5MPa，鉸座和鉸軸的制造與安裝誤差小于5mm。
施工中，上、下游鉸座的中心距離必須嚴(yán)格控制，并拱兩鉸軸之間的中心距離應(yīng)與鉸座完全吻合。豎轉(zhuǎn)前，在鉸軸與鉸座的表面涂抹黃油。
2．臨時(shí)塔架與索鞍
在兩岸拱腳上設(shè)置塔架，高度50m，由六五式鐵路軍用墩器材拼裝而成。其穩(wěn)定壓應(yīng)力σ＜2100kg／平方厘米，縱向穩(wěn)定由連接兩岸塔頂?shù)膲核鳎é?6）和塔后背索控制，橫向穩(wěn)定由風(fēng)纜滑車(chē)組控制。塔頂設(shè)置索鞍，每個(gè)索鞍有三道承重輪，其輪軸中心連線的半徑大于1500mm。實(shí)踐證明，索鞍的設(shè)計(jì)滿足了豎轉(zhuǎn)的需要，扣錨索能在索鞍上正常縱移。塔頂位
移較小。
3．牽轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置與扣錨索
由于半拱自重近500t，最大牽轉(zhuǎn)力達(dá)700t，如果再用卷?yè)P(yáng)機(jī)-滑車(chē)組，各方面都難以適應(yīng)工程的需要?；诠こ虒?shí)踐的理論、經(jīng)驗(yàn)和工廠的能力，在施工設(shè)計(jì)中，毅然采用200t連續(xù)千斤頂作為牽轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置，安裝在邊拱后端，每半拱6臺(tái)。配置液壓泵站和主控臺(tái)，以保證6臺(tái)千斤頂同步運(yùn)行。千斤頂前端與邊拱端面之間設(shè)計(jì)了錨索特制錨箱?？坼^索采用過(guò)塔連續(xù)式的φj15-19-1860MPa級(jí)鋼絞線束，豎轉(zhuǎn)過(guò)程中，扣索最大拉力為550t，最大長(zhǎng)度110m；錨索最大拉力700t，最大長(zhǎng)度54m；扣錨索的拉力安全系數(shù)為4。每道錨索通過(guò)雙道φ46千斤繩與吊點(diǎn)捆綁千斤繩連接。前吊點(diǎn)距半拱前緣10m，距后吊點(diǎn)15m，每個(gè)吊點(diǎn)設(shè)置三道φ46捆綁千斤繩，每道千斤繩圍繞拱肋兩圈，千斤繩的拉力安全系數(shù)為5．6。為了使前、后吊點(diǎn)受力均衡，確保扣索與千斤繩連接的安全，設(shè)計(jì)了特殊的扣索前端連接裝置。它能有效地隨時(shí)自動(dòng)調(diào)整雙吊點(diǎn)千斤繩
的內(nèi)力，取代了以往工程上常用的平衡梁，簡(jiǎn)化了施工設(shè)計(jì)，便于操作（圖3）。

4．半拱鉸軸向鉸座對(duì)位吻合的特殊設(shè)施（圖4）

由于施工水位低于拱腳標(biāo)高，半拱鉸軸端必須經(jīng)過(guò)垂直提升、平移，使鉸軸與鉸座吻合。為此，設(shè)計(jì)了一套特殊設(shè)施；在拱腳墩的縱向相應(yīng)位置預(yù)埋支架，其上用六五式鐵路軍用橋墩器材拼裝支架，頂部設(shè)置滑道，在對(duì)應(yīng)鉸軸的滑道上方安裝100t連續(xù)千斤頂和φj15-6鋼絞線束（每片拱助兩臺(tái)千斤頂，半拱共4臺(tái)）。
當(dāng)半拱浮運(yùn)到位后，用鋼絞線來(lái)連接鉸軸端，4臺(tái)千斤頂通過(guò)兩臺(tái)液壓泵和一臺(tái)主控臺(tái)的操縱將半拱鉸軸端同步提升到安裝標(biāo)高，再用20t倒鏈水平牽引鉸軸端，使之同鉸座對(duì)位吻合。與此同時(shí)，浮運(yùn)船只隨之縱移。
施工中，由于半拱 500t重， 4臺(tái)千斤頂只發(fā)揮其額定能力的62％，4臺(tái)20t倒鏈只承受25t摩擦力，因此操作非常順利。為了保證河道通航，每次只能安裝半拱。但是，必須準(zhǔn)備兩套浮運(yùn)設(shè)備，以便提前在船上拼裝半拱，使兩半拱盡快合龍。
5．邊拱后端預(yù)壓200t
經(jīng)計(jì)算，在豎轉(zhuǎn)時(shí)，邊拱的自重不能平衡豎轉(zhuǎn)時(shí)錨索產(chǎn)生的垂直力，為使邊拱下翼緣不致發(fā)生過(guò)大的拉應(yīng)力而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂或破壞，在每個(gè)邊供拱肋端都預(yù)壓200t，采用邊拱墩基礎(chǔ)預(yù)埋無(wú)粘結(jié)鋼絞線（下端為P型錨），上面采用型鋼作為扁擔(dān)梁對(duì)鋼絞線進(jìn)行張拉實(shí)現(xiàn)預(yù)壓。
6．兩半拱豎轉(zhuǎn)合龍的實(shí)施過(guò)程
東半拱：1999年6月6日浮運(yùn)到位；7日捆綁千斤繩，在提升支架上安裝100t連續(xù)千斤頂及其液壓泵站和主控臺(tái)，安裝扣錨索、200t連續(xù)千斤頂、液壓泵站、主控臺(tái)；8日半拱鉸軸端垂直提升并使鉸軸與鉸座吻合；9日拆除垂直提升支架，對(duì)6根扣錨索的索力進(jìn)行調(diào)整，使之均衡；10日繼續(xù)調(diào)索；11日16時(shí)開(kāi)始豎轉(zhuǎn)；12日10時(shí)30分拱頂豎轉(zhuǎn)到預(yù)計(jì)標(biāo)高。
西半拱：14日浮運(yùn)到位；15日捆綁千斤繩，安裝提升和豎轉(zhuǎn)動(dòng)力體系；16日14時(shí)鉸軸與鉸座吻合；17日拆除垂直提升支架；18～21日調(diào)索；22日豎轉(zhuǎn)；23日11時(shí)10分兩半拱順利合龍。為了使半拱就位處于可控狀態(tài)，浮運(yùn)機(jī)動(dòng)船始終控制浮船（而不是浮運(yùn)到位即撤走機(jī)動(dòng)船），這是在桂江上施工的重要經(jīng)驗(yàn)。

三、采用頂升法安裝
拱橋中橫梁的安裝方法，多年來(lái)一直是采用卷?yè)P(yáng)機(jī)一滑車(chē)組或浮吊等傳統(tǒng)設(shè)備。在許
多場(chǎng)合，施工多有不便。筆者在天津彩虹大橋（3孔168m鋼管混凝土拱）首次提出采用連續(xù)千斤頂、工具吊桿、連接器體系頂升安裝75t重預(yù)應(yīng)力混凝土中橫梁新方法，施工中獲得成功。在本橋施工設(shè)計(jì)時(shí)，再次采用頂升法安裝5公重的預(yù)應(yīng)力混凝土中橫梁。安裝過(guò)程中，水位到橫梁設(shè)計(jì)標(biāo)高有18m，采用頂升法安裝橫梁，顯得更為必要。它充分利用了吊桿的連
接和承重條件，采用由連接器、鋼絞線組成的工具吊桿，通過(guò)100t連續(xù)千斤頂沿著工具吊桿爬升，就把橫梁頂升到位了。操作中，在浮運(yùn)船只上設(shè)置橫梁支撐架，以便在橫梁兩端吊杯預(yù)留孔下方安裝連續(xù)千斤頂和簡(jiǎn)易工作吊架（懸吊在橫梁上）。在浮運(yùn)橫梁的船只上應(yīng)設(shè)置一臺(tái)發(fā)電機(jī)、一臺(tái)液壓泵站和一臺(tái)主控臺(tái)。當(dāng)橫梁浮運(yùn)到位后，把預(yù)先安裝的工具吊桿穿進(jìn)橫梁的預(yù)留孔，再把工具吊桿穿入錨固螺母和連續(xù)千斤頂，經(jīng)過(guò)預(yù)緊后即可開(kāi)始同步頂升橫梁。當(dāng)橫梁頂升到位對(duì)，把吊桿錨固螺母擰到吊桿錢(qián)杯上，使其處于工作狀態(tài)，工具吊桿便可以拆除，同時(shí)，千斤頂由倒鏈放下來(lái)。為了盡可能減少反復(fù)調(diào)整橫梁標(biāo)高的次數(shù)，經(jīng)施工單位建議，設(shè)計(jì)院預(yù)先考慮影響橫梁標(biāo)高的各種因素進(jìn)行計(jì)算，給出了每個(gè)橫梁的安裝標(biāo)高，幾乎能使橫梁一次到位，大大簡(jiǎn)化了橫梁安裝的施工程序，提高了安裝工程的施工效率。在天津彩虹大橋安裝橫梁施工中，由于受潮汐影響。每天可以安裝一片橫梁。在鴛江大橋，由于可以連續(xù)浮運(yùn)，每天可以安裝2片橫梁。采用連續(xù)千斤頂、鋼絞線工具吊杯動(dòng)力體系的頂升法安裝橫梁，1998年在天津彩虹大橋初試成功，1999年在鴛江大橋再次采用此法，安全、迅速地安裝了中橫梁。這一新的安裝方法，是國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，它為拱橋施工創(chuàng)造了更為簡(jiǎn)便的安裝方式，受到了工程界廣泛的充分肯定與贊譽(yù)（圖5）

四、結(jié)語(yǔ)
鴛江大橋采用200t連續(xù)千斤頂、鋼絞線束扣錨索、特制扣索前端連接裝置和邊拱后端特制錨箱新型牽轉(zhuǎn)體系，成功地實(shí)現(xiàn)了兩半拱豎轉(zhuǎn)合龍，它標(biāo)志我國(guó)拱橋施工技術(shù)提高到了新的水平，為大跨度拱橋的豎轉(zhuǎn)施工技術(shù)開(kāi)辟了新的途徑（平轉(zhuǎn)同樣適用）。它使用的機(jī)具設(shè)備少；操作簡(jiǎn)單、安全；施工效率高；降低了安裝費(fèi)用。
應(yīng)該指出的是：中橫梁頂升法安裝和兩半拱豎轉(zhuǎn)新體系雖然具有許多優(yōu)點(diǎn)，在工程上必然廣泛應(yīng)用，但是，它還不是最完善的體系，在施工中表現(xiàn)出的主要缺點(diǎn)是：連續(xù)千斤頂沿著鋼絞線來(lái)只能上升，不能下降。這就不能完全滿足工程的需要。在天津彩虹大橋橫梁安裝過(guò)程中，由于千斤頂不能自動(dòng)下降，當(dāng)需要把橫梁標(biāo)高下調(diào)時(shí)，必須手工放松夾片，這是非常
困難的。一旦在制夾片的小螺釘拉斷，要取出夾片就更費(fèi)時(shí)間。同樣的問(wèn)題也出現(xiàn)在鴛江大橋兩半拱豎轉(zhuǎn)合力調(diào)整標(biāo)高到位的操作上；頂升安裝橫梁時(shí)，千斤頂也必須用倒鏈放下來(lái)。這是采用鋼絞線未作為扣錨索或工具吊桿必然存在的問(wèn)題，因?yàn)檫@個(gè)體系依靠群錨的工作原理，每一組夾片夾緊一根鋼絞線，夾片本身就很小，控制夾片的螺釘就更小，它很容易

被拉斷。此外，當(dāng)頂升安裝橫梁時(shí)，工具吊桿要多次使用，而夾片在每一次夾緊鋼絞線時(shí)，都會(huì)刻傷鋼絞線，工具吊桿使用幾次必須更換，很難確定。為了完善這一新體系，使它的功能更加全面，必須研制上、下自如的液壓收放機(jī)，筆者正在同廠家合作，從事這項(xiàng)有益的工作，相信在不長(zhǎng)的時(shí)間里，第三代連續(xù)液壓收放機(jī)就會(huì)在廣泛的工程領(lǐng)域中發(fā)揮巨大的作用。

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