【摘要】介紹鴛江大橋鋼管混凝土拱豎轉的施工技術；鉸座、鉸軸、扣錨索、臨時塔架及索鞍、連續牽轉動力體系、鉸軸向鉸座對位的安裝系統；簡述豎轉的操作程序；橫梁頂升法安裝新技術。
【關鍵詞】鋼管混凝土拱 豎轉 連續牽轉動力體系 頂升法
一、工程概況
鴛江大橋（又稱桂江三橋）位于廣西梧州市區，桂江與西江丁字交叉口處，跨越桂江（圖1）。主橋設計為40+175+40（m）三跨連續自錨中承式鋼管混凝土拱，它的特點是充分發揮了材料的性能，以抗壓強度高的鋼管混凝土作為拱肋，以抗拉強度高的鋼絞線束作為系桿，通過邊拱的重量，隨著施工加載順序逐步張拉系桿預應力束，以平衡主拱所產生的水平推
力，最終形成對拱座基礎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費用，從而使拱座基礎變得較為輕巧，為在大江大河修建大跨度拱橋提供了理論依據。施工單位采用的豎轉技術也被施工實踐證明是先進、簡捷、安全、經濟的。
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長度范圍內，拱肋兩邊增加兩片腹板，其內也填充混凝土。兩條主拱肋中距17.8m，在橋面以下設兩個K字橫撐，在橋面以上僅設5條一字橫撐。主拱肋采用廠內制造、拼成半拱、浮運到位、豎向轉體、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，就地現澆。立柱與吊桿處為預應力混凝土橫梁，采用群錨，每個橫梁重50t，長25．34m，岸上預制，浮運到位，頂升安裝。
二、兩半拱豎轉合龍的施工設計和實施
由于橋址沒有架設纜索吊車的條件，河道航運繁忙，場地狹窄，排除了有支架纜索吊裝、無支架纜索吊裝和水平轉體法等施工方案，依據自錨式體系的特點，施工單位堅持采用自錨式兩半拱豎轉合龍的施工方法。這個方法在投標過程中就受到了評標委員的一致好評。
1．臨時鉸
臨時鉸由欽座和欽油構成，在每個拱肋拱腳的設計拱肋安裝線與拱軸線交點處設置鉸座，它由鋼板卷制而成，半徑50cm，橫向長100cm，橫向兩端設鋼板限位，使拱肋豎轉過程中，鉸軸不發生橫向位移。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格控制，并拱兩鉸軸之間的中心距離應與鉸座完全吻合。豎轉前，在鉸軸與鉸座的表面涂抹黃油。
2．臨時塔架與索鞍
在兩岸拱腳上設置塔架，高度50m，由六五式鐵路軍用墩器材拼裝而成。其穩定壓應力σ＜2100kg／平方厘米，縱向穩定由連接兩岸塔頂的壓塔索（φ46）和塔后背索控制，橫向穩定由風纜滑車組控制。塔頂設置索鞍，每個索鞍有三道承重輪，其輪軸中心連線的半徑大于1500mm。實踐證明，索鞍的設計滿足了豎轉的需要，扣錨索能在索鞍上正常縱移。塔頂位
移較小。
3．牽轉動力裝置與扣錨索
由于半拱自重近500t，最大牽轉力達700t，如果再用卷揚機-滑車組，各方面都難以適應工程的需要。基于工程實踐的理論、經驗和工廠的能力，在施工設計中，毅然采用200t連續千斤頂作為牽轉動力裝置，安裝在邊拱后端，每半拱6臺。配置液壓泵站和主控臺，以保證6臺千斤頂同步運行。千斤頂前端與邊拱端面之間設計了錨索特制錨箱。扣錨索采用過塔連續式的φj15-19-1860MPa級鋼絞線束，豎轉過程中，扣索最大拉力為550t，最大長度110m；錨索最大拉力700t，最大長度54m；扣錨索的拉力安全系數為4。每道錨索通過雙道φ46千斤繩與吊點捆綁千斤繩連接。前吊點距半拱前緣10m，距后吊點15m，每個吊點設置三道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為5．6。為了使前、后吊點受力均衡，確保扣索與千斤繩連接的安全，設計了特殊的扣索前端連接裝置。它能有效地隨時自動調整雙吊點千斤繩
的內力，取代了以往工程上常用的平衡梁，簡化了施工設計，便于操作（圖3）。
4．半拱鉸軸向鉸座對位吻合的特殊設施（圖4）
由于施工水位低于拱腳標高，半拱鉸軸端必須經過垂直提升、平移，使鉸軸與鉸座吻合。為此，設計了一套特殊設施；在拱腳墩的縱向相應位置預埋支架，其上用六五式鐵路軍用橋墩器材拼裝支架，頂部設置滑道，在對應鉸軸的滑道上方安裝100t連續千斤頂和φj15-6鋼絞線束（每片拱助兩臺千斤頂，半拱共4臺）。
當半拱浮運到位后，用鋼絞線來連接鉸軸端，4臺千斤頂通過兩臺液壓泵和一臺主控臺的操縱將半拱鉸軸端同步提升到安裝標高，再用20t倒鏈水平牽引鉸軸端，使之同鉸座對位吻合。與此同時，浮運船只隨之縱移。
施工中，由于半拱 500t重， 4臺千斤頂只發揮其額定能力的62％，4臺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，必須準備兩套浮運設備，以便提前在船上拼裝半拱，使兩半拱盡快合龍。
5．邊拱后端預壓200t
經計算，在豎轉時，邊拱的自重不能平衡豎轉時錨索產生的垂直力，為使邊拱下翼緣不致發生過大的拉應力而導致結構開裂或破壞，在每個邊供拱肋端都預壓200t，采用邊拱墩基礎預埋無粘結鋼絞線（下端為P型錨），上面采用型鋼作為扁擔梁對鋼絞線進行張拉實現預壓。
6．兩半拱豎轉合龍的實施過程
東半拱：1999年6月6日浮運到位；7日捆綁千斤繩，在提升支架上安裝100t連續千斤頂及其液壓泵站和主控臺，安裝扣錨索、200t連續千斤頂、液壓泵站、主控臺；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6根扣錨索的索力進行調整，使之均衡；10日繼續調索；11日16時開始豎轉；12日10時30分拱頂豎轉到預計標高。
西半拱：14日浮運到位；15日捆綁千斤繩，安裝提升和豎轉動力體系；16日14時鉸軸與鉸座吻合；17日拆除垂直提升支架；18～21日調索；22日豎轉；23日11時10分兩半拱順利合龍。為了使半拱就位處于可控狀態，浮運機動船始終控制浮船（而不是浮運到位即撤走機動船），這是在桂江上施工的重要經驗。
三、采用頂升法安裝
拱橋中橫梁的安裝方法，多年來一直是采用卷揚機一滑車組或浮吊等傳統設備。在許
多場合，施工多有不便。筆者在天津彩虹大橋（3孔168m鋼管混凝土拱）首次提出采用連續千斤頂、工具吊桿、連接器體系頂升安裝75t重預應力混凝土中橫梁新方法，施工中獲得成功。在本橋施工設計時，再次采用頂升法安裝5公重的預應力混凝土中橫梁。安裝過程中，水位到橫梁設計標高有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100t連續千斤頂沿著工具吊桿爬升，就把橫梁頂升到位了。操作中，在浮運船只上設置橫梁支撐架，以便在橫梁兩端吊杯預留孔下方安裝連續千斤頂和簡易工作吊架（懸吊在橫梁上）。在浮運橫梁的船只上應設置一臺發電機、一臺液壓泵站和一臺主控臺。當橫梁浮運到位后，把預先安裝的工具吊桿穿進橫梁的預留孔，再把工具吊桿穿入錨固螺母和連續千斤頂，經過預緊后即可開始同步頂升橫梁。當橫梁頂升到位對，把吊桿錨固螺母擰到吊桿錢杯上，使其處于工作狀態，工具吊桿便可以拆除，同時，千斤頂由倒鏈放下來。為了盡可能減少反復調整橫梁標高的次數，經施工單位建議，設計院預先考慮影響橫梁標高的各種因素進行計算，給出了每個橫梁的安裝標高，幾乎能使橫梁一次到位，大大簡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，由于可以連續浮運，每天可以安裝2片橫梁。采用連續千斤頂、鋼絞線工具吊杯動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，是國內首創，它為拱橋施工創造了更為簡便的安裝方式，受到了工程界廣泛的充分肯定與贊譽（圖5）
四、結語
鴛江大橋采用200t連續千斤頂、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體系，成功地實現了兩半拱豎轉合龍，它標志我國拱橋施工技術提高到了新的水平，為大跨度拱橋的豎轉施工技術開辟了新的途徑（平轉同樣適用）。它使用的機具設備少；操作簡單、安全；施工效率高；降低了安裝費用。
應該指出的是：中橫梁頂升法安裝和兩半拱豎轉新體系雖然具有許多優點，在工程上必然廣泛應用，但是，它還不是最完善的體系，在施工中表現出的主要缺點是：連續千斤頂沿著鋼絞線來只能上升，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程中，由于千斤頂不能自動下降，當需要把橫梁標高下調時，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，要取出夾片就更費時間。同樣的問題也出現在鴛江大橋兩半拱豎轉合力調整標高到位的操作上；頂升安裝橫梁時，千斤頂也必須用倒鏈放下來。這是采用鋼絞線未作為扣錨索或工具吊桿必然存在的問題，因為這個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，當頂升安裝橫梁時，工具吊桿要多次使用，而夾片在每一次夾緊鋼絞線時，都會刻傷鋼絞線，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，筆者正在同廠家合作，從事這項有益的工作，相信在不長的時間里，第三代連續液壓收放機就會在廣泛的工程領域中發揮巨大的作用。
參考文獻
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［2］鐘啟賓．串聯張錨體系在橋梁建設中的廣泛應用．全國橋架結構學術大會論文集．上海：同濟大學出版社，1992
［3］鐘啟賓．京東立交橋施工技術簡介．北京：鐵道標準設計，1999
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