中铁九局集团有限公司第二分公司 四川成都 160000
摘要：一般南水北调干渠特大桥均采用先梁后拱、卧拼竖转法施工。桥体主拱肋竖转体系的设计，在通索式竖转工艺基础上优化增设调塔索，可根据测量监测数据及时调整塔架，确保塔架始终处于竖直状态，受力更明确合理。采用配有液压自动夹片夹持器的起重动力千斤顶，具有自动化、多行程持力回放功能，解决了竖向转体过顶回放合龙方式的机械配套问题，且千斤顶置于梁底下操作和监控，避免了梁后端干扰，安全风险大大降低。理论计算与实测结合方式指导施工，确保了竖转过程中关键部位的应力在允许范围以内，成功地实现了两半拱平稳、准确竖转合龙。
关键词：连续梁拱； 钢管拱； 竖向转体
1.工程概况
一般南水北调干渠特大桥主桥采用（74+160+74）m预应力混凝土连续梁与钢管拱组合体系。主梁设计为单箱双室变截面预应力混凝土连续梁，主梁翼缘板宽14.2 m，跨中梁高4.0 m。钢管拱采用哑铃截面，弦管外径∅1 0 00 mm，壁厚δ=16 mm，内部压注C55补偿收缩混凝土，矢高f=32 m，计算跨径L=160 m。拱肋之间共设9道空间桁架式横撑，横撑采用4根∅450 mm×12 mm主钢管和32根∅250 mm×10 mm钢管。吊杆与梁面垂直，顺桥向间距为9 m，两道拱肋共设置15对双吊杆，吊杆采用PES（FD）7-61型低应力防腐扣索，外套复合不锈钢管，配套使用LZM7-61型冷铸镦头锚。
2.施工方案
桥梁拱结构采用先梁后拱、卧拼竖转法施工。箱梁采用挂篮悬臂灌注法施工，钢管拱在桥面架设的矮支架上拼装成两个半拱，利用液压同步提升系统竖向转体就位合龙。合龙方式采用竖转过顶回落方式，利用自重通过导向楔板和内衬管定位自动纠偏合龙。龙口不设合龙段。
3.结构设计
钢管拱竖转体系由竖转塔架、索鞍、起重索、调塔索、压塔索、揽风绳、起重动力系统（含平台）、前吊点、竖转铰、后锚点组成。
起重索采用预应力用钢绞线，前点拉结于中跨钢管拱上的前吊点，绕过设置于塔架顶部的辊轮式索鞍，之后通过箱梁边跨预留孔道进入千斤顶。
为平衡塔架在竖向转体过程中顶部承受的水平向分力，使塔架受力的合力保持竖直向下，在边跨设置调塔索。调塔索上端拉结于塔架顶端索鞍分配梁上，下端穿过预留孔进入边跨箱梁底板下的千斤顶，通过观测塔架竖直状态，随时调整调塔索拉力，保证塔架始终竖向受力。
4.竖向转体施工要点
4.1 竖转前的验收及准备工作
竖转前，必须对主拱肋拼装几何线形、节段接头焊接质量、拱座混凝土强度等进行检查验收。测量监测组对安装布设的监测点、导线进行检查，对塔架监测点的内力、温度等项目进行初读数。挂索，安装千斤顶，连接控制系统，对起重索、调塔索进行预紧，各索垂度均匀，受力均衡。由于竖向转体起重索拉伸量大，拉伸出的十几米钢绞线都要通过起重千斤顶前后锚夹持器，所以须确保钢绞线顺直不相互扭绞。挂索时起重索进千斤顶前需疏丝、编束，并在千斤顶前方20 m位置的钢束上设置疏丝板。
4.2 脱架、静停
启动同步液压起重系统，按照20%、40%、60%、80%载荷千斤顶逐级加载，直至主拱脱离拼装支墩10 cm。加载过程中塔架顶水平力逐渐增大，塔架将产生前倾。测量检测人员要密切跟踪观测塔顶位移情况，竖转指挥人员根据观测结果，适时调整调塔索索力，使竖转塔保持竖直受力状态。
脱架后即进入静停阶段，保持状态12 h，期间对主要受力点、关键部位作竖转前最后一次检查，无异常后正式进行竖转施工。
4.3 竖向转体过程监测
4.3.1 测量监测
测量监测的内容主要有：监测竖向转体塔架竖直度，塔顶位移，为竖转收放调塔索提供依据。监测钢拱龙口标高、横向偏距、里程，为精确合龙提供依据。布置观测站6个，分别位于404#墩、405#墩左右两侧，距桥墩约200 m；控制点8个，分别位于竖转塔顶及钢管拱前端。竖转塔顶控制点由反光贴和刻度标尺组成，钢管拱前端控制点安装360°全向棱镜，主要监控钢管拱竖转阶段及合龙阶段合龙口处拱的标高及龙口拱轴偏差、合龙口相对位置，为竖转阶段的左右拱肋调平及合龙阶段前后半拱肋合龙偏差提供数据支持。
4.3.2 应力监测
为了监测竖转过程中塔架受力情况，及时为指挥员提供预警，分别在竖转塔架立柱管顶部、底部、1/2高度处，每塔架设置6个应力监控点，采用数码应变计采集数据。为监控在竖转过程中边跨支座出现负反力（支座脱空），边墩支座处设置了百分表应变观测仪。
按照现场实际情况，根据竖转过程中拱肋拱顶标高的变化，按每米一个阶段，将拱肋竖转的整个施工过程划分为23种施工工况。采用MIDAS Civil模拟施工过程，对各阶段的关键截面应力进行理论分析，竖转施工过程中数码应变计实时监控，定期采集实测应力数据。根据理论计算及现场实测结果，由于竖转过程，千斤顶行程改变及调塔索调整，实测应力略小于理论应力，但整体较为吻合且变化趋势一致，应力值较小，整个竖转过程未发生应力突变现象及局部失稳现象，塔架处于安全状态。
4.4 合龙纠偏设置
钢管混凝土结构存在着钢管对接问题，采用导向楔板和内衬管定位自动纠偏主要有三个方面作用：一是方便施工定位，可加快施工速度；二是提高对位精度，减小接头错边量；三是焊接时内衬管可提高焊缝的焊接质量。
5.结束语
本桥竖转施工过程中，通过对常用的竖向转体施工工艺进行综合分析、优化改良，采用了具有成拱质量高、受力体系明确合理、安全性可靠性高、使用的机具设备相对较少、便于操作的混凝土梁拱组合桥先梁后拱，卧拼竖转的转体技术。如：塔顶索鞍采用尼龙轴套辊轮；在通索式竖转工艺基础上优化增设调塔索，同时设置缆风、压塔索保证塔架垂直度及稳定性；采用具有自动化、多行程持力回放功能的起重动力千斤顶；将起重动力系统设置于梁下（配置操作平台），避免了梁后端干扰；采用Midas civil等软件理论建模计算、应变计实测内力的理论结合实际的方式指导施工等，为同类型桥梁施工积累了经验。
参考文献：
[1] 李杰，高清炎，梁岩，等.郑万高铁南水北调大桥拱肋竖向转体施工分析[J].公路，2019（01）：121-126.