張忠文

（中鐵一局集團橋梁工程有限公司，陜西 咸陽 401121）

1 項目簡述

南渡江特大橋項目位于湖北省恩施州鶴峰縣五里鄉(xiāng)境內(nèi)。橋梁起止里程：K3+479.070—K3+751.346，全長272.26m。大橋孔跨布置為2×18.6m+190.0m+25.0m形式，橋面寬10m，橋梁高度163.0m。主橋為凈跨190.0m的上承式鋼筋混凝土等截面箱型拱橋，采用有平衡重混凝土球鉸轉體施工，其中，主墩3#墩轉體角度143度，4#墩轉體角度155度，單側轉動體系重量約5950t。

2 施工方案

鑒于大橋橋梁高度達到163m，無法采用原位支架法直接施工，因此，大橋采用了如下施工方案：首先，開挖主拱基坑，澆筑基礎、下盤、磨心、磨蓋、倒錐體、上轉盤、墩身砼，在兩岸利用地形開挖出土牛拱胎，搭設支架，將工廠預制焊接好的勁性骨架運往現(xiàn)場在支架上組裝成完整的半跨拱形勁性骨架，同時施工引橋橋臺及橋墩；最后，安裝扣索和背索鋼絞線，逐級交替張拉扣索和背索鋼絞線；實現(xiàn)脫架，形成轉動體系。形成轉動體系后，即可按照稱重、試轉體、轉體三個步驟完成大橋轉體施工[1]。

3 轉動體系稱重

為了保證轉體的順利實施，最理想狀態(tài)是采用中心支撐轉動體系，即整個轉動體系的重量都由中心球鉸結構承受，這樣結構受力明確，接觸的部位只在中心球鉸位置，可以有效地減少轉動牽引力，但南渡江特大橋由于轉體跨度大（懸臂達到95m），重心的變化受各變量參數(shù)的影響很大，特別是懸臂端由于懸臂較長，微小的荷載變化都會對橋梁的重心產(chǎn)生影響[2]。

通過轉體重心計算偏心距，由于各參數(shù)如果全部精確控制獲取，會存在實際偏心與理論計算不一致的情況，在轉體過程中通過拱頂標高的變化可以進行定性判斷。此時可以通過拱頂配重解決這一問題。對于球面轉鉸的轉動體系稱重方案，一般假設轉體上盤及以上結構為一剛體，剛體繞球鉸為中心沿縱橋向轉動，通過在上盤底部，施加轉動力矩，同時記錄對應位置上由于轉動力矩引起的位移。開始時，位移值緩慢均勻增長，當轉動體處于轉動力矩、不平衡力矩及靜摩阻力矩三者共同作用下剛好處于平衡的臨界狀態(tài)時，位移將發(fā)生突變。通過稱重試驗中測得的頂升力和位移數(shù)據(jù)，繪制力位移曲線圖，從中判斷出曲線拐點位置，拐點所對應的力的大小即為臨界力。變換頂升力和位移的測點位置，可以獲得多組的試驗結果。

圖1 稱重試驗原理示意圖

如圖1所示，脫架結束后，球鉸摩阻力矩、轉動體不平衡力矩及靜摩阻系數(shù)理論計算公式為：

①摩阻力矩Mz>轉動不平衡力矩Mg時，力矩計算：

式中，P1、P2分別為沿縱軸線對稱兩側頂推力大小，L1、L2為頂推力對應球鉸磨心力臂長度。

②摩阻力矩Mz<轉動不平衡力矩Mg時，力矩計算：

當Mz

式中，P2為千斤頂頂推過程中使球鉸產(chǎn)生微小轉動瞬間的頂力，P為千斤頂回落過程中球鉸產(chǎn)生瞬時轉動的頂力，L為頂推過程固定力臂長度。

通過公式推導最終得到：

式中，R為球鉸球面半徑；G為轉體總重量。

4 轉體

4.1 轉體開始

第一，初始啟動。

第二，正常啟動。

待第一次初始啟動完成后，靜摩阻力已經(jīng)基本克服，進入正常轉動階段。

①每側3名工人現(xiàn)將油泵角度調整到位，在油泵前段加適當墊塊，做好準備。

②啟動千斤頂，按50kN一級對稱緩緩給油加力,直至再次啟動。油表同力值對應，同時記錄正常轉動油表讀數(shù)。

③繼續(xù)記錄頂推時長。

④觀察A、B類撐角運行過程中與環(huán)道間間距。撐角不接觸環(huán)道即可。

⑤在拱圈端頭，觀測轉體端頭是否有障礙物，同時記錄每分鐘拱圈端頭運行長度，規(guī)范要求每分鐘端頭轉動長度不大于2m。

⑥每頂頂推長度按照15cm控制。

⑦拱圈端頭標高測量記錄。

依次循環(huán)……

第三，每節(jié)段反力體系運行情況

根據(jù)設計，每組反力孔間距為75cm，每次千斤頂頂撐運行長度為15cm，轉體角度為1.6°，拱圈端頭移動距離2.8m。每安裝一次反力棒，千斤頂需向前推進5次，方可將反力棒向前再次移動。

千斤頂每推進一次，即在反力梁與I20頂鐵之間加入方木墊塊（順紋）與鋼板調節(jié)墊塊組合，或更換I20頂鐵。

理論每個千斤頂頂推推力約為15t，若利用2根反力鋼棒時，千斤頂最大頂推推力不得大于50t，利用3根反力鋼板時，千斤頂頂推推力不得大于100t。

4.2 轉體接近設計軸線位置施工方法

①通過全站儀觀測，以及在下盤設置刻度圓盤上盤設置指針兩種方法觀察，當轉動體系轉動到與設計軸線夾角到10°位置時，開始采取油泵點動方法頂推轉動體系。

②先采用以上方法將4#墩轉動至設計位置，并通過設置在拱頂?shù)睦|風繩，及下盤的限位裝置對4#墩進行臨時鎖定。

③重復上述1過程，將3#墩轉至設計位置。

④通過上下盤之間的450t油頂對拱圈標高進行調整，直至拱圈標高達到設計標高。

⑤臨時鎖定3#墩，通過2個10t倒鏈在拱頂位置將3#、4#拱圈上弦鋼管進行連接，安裝臨時連接絲杠，鎖定兩邊拱圈，形成剛性整體結構。

5 結語

南渡江特大橋實現(xiàn)了大角度大跨度混凝土球鉸橋梁轉體6小時30分、7小時的極短轉體時間。磨心承重無偏心頂推的平衡轉體，軸線偏差5mm、高程偏差15mm的極小偏差合龍等多項橋梁轉體施工優(yōu)異成果，充分展現(xiàn)了精湛施工技藝和管理水平，也為山區(qū)地區(qū)在大型機械、設備、材料等資源匱乏的條件下建造大跨度拱橋提供了寶貴的基礎資料。