■孙全武
（贵州桥梁建设集团有限责任公司，贵阳 550001）
20 世纪末21 世纪初，由于受条件限制，在拱桥施工过程中，转体施工得到广泛应用，具体典型桥梁如下：广州丫髻沙大桥钢桁拱（平转+竖转）[1]、沪通长江大桥（有背索竖转）[2]、务川珍珠大桥（负角度竖转）[3-4]及东湖特大桥[5]等。铰座主要为球铰和体内铰，球铰多用于重型转体，对地形要求高，体内铰施工困难且对拱肋损伤大，尽管国内拱桥竖转施工发展迅速，但如何避免拱肋损伤成为业者需要进一步研究的问题，需要在今后的工作中不断探索和总结。以贵阳市中心人民大道筑城广场大桥为依托，对大跨径弱拱肋竖转进行研究，研发一种体外合页铰座及其定位精度控制措施，结合临时塔架成功将柔性主拱圈竖向提转70 m 高度；
简化了铰座结构设计，高效、准确地完成铰的定位安装，降低施工成本，并有效减小了对拱肋结构的影响，为今后大跨度钢结构拱肋竖转提供参考，可作为同类桥梁施工的依据。
贵阳市筑城广场大桥是贵阳人民大道南段的控制性工程，全长236 m，采用抛物线轻型斜跨单拱肋结合双层小半径曲线（R=100 m）钢桁梁结构，大桥先后两次跨越南明河；
桥面分上、下层布置，上层宽27.2 m，下层宽22.2 m，桁架高7.0～7.2 m；
小拱肋和大拱肋均为单拱，其跨径为90 m 和162 m，矢高为59 m 和69 m，正方形拱箱截面由拱顶2 m×2 m渐变至拱脚2.5 m×2.5 m，小拱肋共17 个节段，大拱肋共25 个节段，见图1。该桥施工场地十分狭小，四周均为高楼；
两次跨河，上跨已运营贵阳地铁1 号线（埋深8.7 m），河道两岸及河底还有大断面排污系统；
加之施工工期十分紧张，拱肋高度高、截面小，拱肋变形控制难等因素，临时措施构建特别困难。
图1 大桥总体构造
该桥处于贵阳市中线，施工条件有限，可利用的空间较小，拱肋施工安全风险较大，传统的施工方法无法满足工期的要求，主要不利因素有：（1）采用支架搭设后拱肋逐段拼装方法，支架高度较高，工程量较大，经济性不佳；
（2）四周高楼林立，传统的缆索吊装不能满足施工要求；
（3）桥梁四周有大量的污水、供水管道；
（4）工期十分紧张。
基于以上情况，经过多次现场调研及方案论证，拟对拱肋进行转体施工。
在拱肋钢混结合段接缝处增设体外合页铰，在拱肋中心处设立提升塔架，利用大功率卷扬机对拱肋进行提升，拱肋在合页铰处随着高度提升进行转动，最终完成整个转体。而拱肋铰座结构的设计与定位精度控制， 是拱肋转体是否成功的关键措施之一。
鉴于筑城广场大桥建设条件相当复杂， 很难保障提升门架缆风绳设置的最佳利用率，故在转体模拟中不考虑缆风绳抵抗水平推力作用，通过计算，要使塔偏控制在规范要求范围（10 cm）内，需要将吊索与塔架夹角控制在5°内，即在转体过程涉及6 次转换吊点，见图2、3。
图2 提升竖转阶段流程
图3 提升横梁大样图
该方案具有以下施工特点：（1）首次在拱脚起步段顶面设置体外竖向转动装置，最大程度减少了对拱结构的影响，确保了拱肋的质量；
（2）研发采用自升降塔架实现60 m 高度无扣锚索、无附着起吊；
实现起吊设备高空自行安装、拆除；
（3）通过采用多吊点换钩竖直提升转体，确保过程安全可靠。
（1）构造原理
针对转体施工的铰座设计进行了改良，研发出一种体外铰装置，以保障原设计拱肋结构的完整性。先采用钢箱附着于拱肋（铰箱采用t=20 mm 的普通Q235 钢板加工），配合铰轴的设计方案；
分阴头、阳头设置，内箱设置横隔板，确保拱肋在转体过程中结构变形更加可控。铰轴采用D=140 mm 的40Cr 材质钢棒加工；
铰孔内外圆公差控制在0.5 mm 以内（加工按照0.2 mm 控制）， 确保转体过程中的拱肋轴线平面精度，如图4、5 所示。
图4 转体铰设计图
图5 转体铰实物图
（2）钢箱及转动轴设计及验算
铰座钢箱及铰轴根据拱肋的断面尺寸、拱肋转动角度进行设计，在设计过程中需考虑转动过程中的每个荷载工况，以最不利荷载工况进行计算并考虑安全系数，还须对钢箱、铰轴的材质、加工精度、焊接等作出相应的要求。
（3）体外铰的安装流程
钢混段（起步段）拱肋的安装→钢混段混凝土的浇筑→下铰座钢箱的定位、安装、焊接→铰轴的定位、安装、焊接→拱肋第2 节段的安装定位→上铰座钢箱的定位、安装、焊接→拱肋第2 节段的试转。
（4）安装精度控制要点
体外铰需要设置在起步段的顶口接缝处；
铰是全桥转体的重要结构，其加工及安装精度需要严格控制：①控制措施一：采用“穿线拨角法”+“轴线平移法”相结合确保铰的安装精度；
②控制措施二：钢混结合段与相邻节段采用原设计位置定位后 （立拼）再焊接铰轴轴套；
复核相邻节段的4 个角点，确保符合设计控制坐标后再施焊，施焊后的铰可确保转体到位后的节段位置准确；
来回3 次试转，可进一步确保其施工精度；
精确计算铰各点控制坐标及高程（二维计算、三维复核）。
二维计算：根据设计单位给出的设计立面图，在桥型布置图立面图中准确放出铰的安装位置，利用铰各控制角点投影至其相应平面位置， 在平面位置中标注出具体坐标即可。三维复核：
在三维设计图中准确安装放样铰的位置，可直接查询对应点的坐标和高程。
此步骤仅用于复核二维计算结果的准确性，若不一致，则重新核实计算（双控）。
利用全站仪平移拱轴线至桥面通视位置（距离以实际需要而定，保障通视的前提下还要控制后视点位于桥面上）。
在平移后的拱轴线上放出铰轴线（或轴心）延长线与该平移线上成90°夹角的交点；
算出平移后虚拟拱轴线上的后视点（该后视点距离根据现场时间情况而定，但后视点距离一定大于测站点至铰轴的距离），交点与后视点必须落在桥面上，便于架设仪器及后视点进行对点，平移后的拱轴线与原拱轴线平行，见图6；
在该垂投点上架设全站仪，以后视点为基准，拨角90°（或270°）即可穿出铰轴切面（或铰轴中心线），铰轴侧方放样示意图见图7。
图6 平移后拱轴线
图7 全站仪拨角90°
利用水准仪在切面上可精准找出铰轴需要的线任何位置（坐标及高程）；
用角钢设置成定位槽，将铰轴放入已经精准定位好的定位槽完成轴线定位，见图8；
预热、施焊、保温，再次复核、来回3 次试转即可。
图8 铰轴侧定位示意图
钢混结合段与相邻节段采用原设计位置定位后（立拼）再焊接轴套；
复核相邻节段的4 个角点，确保符合设计控制坐标后再施焊，施焊后的铰可确保转体到位后的节段位置准确，下铰座及上铰座安装见图9、10。
来回3 次试转，可进一步确保其施工精度。
该方法高效实用， 精度控制最为简单直接。大、小拱半拱转体完成后现场实物图如图11 所示。
图9 下铰座安装
图10 上铰座安装
图11 循环换钩竖转实施过程
桥梁成型后，对拱肋的平面及高程进行了测量，结果见图12、13，合拢精度误差为轴线为13 mm，相邻节段误差为2 mm，拱圈竖向最大变形为18 mm，满足设计及规范要求。
图12 小拱理论线型与实测对比
图13 大拱理论线型与实测对比
在施工过程及监控数据收集整理中，拱圈平面及高程均满足规范及设计要求，线形合理，成桥状态良好，处于可控状态。
依托筑城广场大桥拱肋提升竖转施工过程体外合页铰的结构设计与定位精度控制措施得到成功应用，大大节约了成本，缩短了工期，避免了质量及安全事故的发生，可为今后建设同类桥梁提供参考。
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