1 前言
鐵道部隧道工程局一處承擔施工的南昆鐵路橫口3#大橋全長369.45 m，其中6#跨、7#跨為2×64 m連續鋼桁梁、5#墩、6#墩、7#墩身高分別為57 m、61 m、38 m；八渡4#大橋全長355.33 m，其中5#跨、6#跨為2×64 m連續鋼桁梁，4#墩、5#墩、6#墩身高分別為61 m、74 m、40 m。
兩座大橋由于溝谷深切、橋墩身高，原設計采用單向全懸臂拼裝，該方案鐵道部有成熟的施工經驗，懸拼時結構安全容易保證，但需拼裝及拆除64 m平衡梁，增加了一倍工作量，工期延長，且高強度螺栓經過一次使用后，表面狀況發生變化，扭短系數離散值增大，第二次使用施擰質量難以控制。
經過反復研究比選，決定借鑒預應力鋼筋混凝土連續梁懸臂灌筑的方法采用自中間墩頂向兩側雙向對稱全懸臂拼裝方案，與原設計方案相比，實際采用方案投入設備少，施工周期短拼裝工作量減少，社會、經濟效益顯著。
2 工法特點及適用范圍
(1)相鄰墩臺不受懸拼影響，均可正常施工；(2)不需架設32 m軍用梁及滿布膺架；
(3)依靠鋼梁自重平衡，不需加壓重，主桁拼裝工作量減少一半，增加一個作業面；
(4)原設計20 t高架索道改為3×3.5 t高架索道，減小了索道造價，并充分利用索道運輸能力，取消了軌道運梁設備及拼裝吊機；
(5)本工法適用于高山深谷中連續鋼桁梁架設。
3 工藝原理
該方案雙向對稱懸拼， 依靠鋼梁自重平衡， 施工過程中保證結構安全的關鍵是墩、 梁間臨時固結措施， 經過比選， 選用焊接工字型鋼板梁作為施工托梁， 與三角形墩旁托架相比， 結構簡單，安裝、拆除方便。 施工托梁在鋼梁拼裝過程中使中間墩與鋼桁梁形成T型剛構， 傳遞鋼桁梁恒載、 施工荷載、 不平衡力矩等， 中間兩個節間的拼裝平臺。
施工托梁的高度根據受力情況及鋼梁懸臂端撓度、支座高度、千斤頂工作高度等多方面綜合計算確定。因實際施工過程中不可能保持絕對平衡，施工托梁應能承受不平衡力矩。
4 施工工藝
4.1 施工托梁
(1)考慮到施工托梁加工、運輸方便及高架索道起重能力限制，每片托梁分為三段制造，在中間墩頂現場拼裝。
(2)施工中應加強對施工托梁的觀測，可用水準儀觀測托梁撓度值，推計托梁內力；有條件的話也可用靜態電阻應變儀觀測托梁應變情況。施工過程中還有必要重點監測施工托梁的焊縫、栓接等部位，確保結構安全。
4.2 施工準備
高架索道是桿件吊裝的關鍵設備，人員亦需通過索道上橋，施工前應對高架索道進行加載試驗，確保索道安全；
鋼梁桿件進行清點，按拼裝順序堆碼整齊；
預拼場地進行清理，砌筑預拼臺座；
中間墩頂設工字型施工托梁，調整中線標高。
4.3 桿件預拼
為加快架設進度，減少高空作業量，根據鋼梁結構特點、施工方案特點、高架索道起吊能力等因素，對鋼梁桿件在橋下預拼，主要方法如下：
(1)下弦桿懸臂前方的節點板、拼裝板、填板、下平縱聯節點板與下弦桿預拼裝，為方便下個節間下弦桿安裝入檔，保留適量沖釘，所有高強度螺栓均未擰緊。
(2)斜桿單獨安裝。
(3)上、下游豎桿與鐵路橫梁及橫向聯結器預拼成整體吊裝，為方便上弦桿安裝入檔，按規定保留適量沖釘，高強度螺栓不擰緊。
(4)上弦桿單獨擰緊，為方便下節間上弦桿安裝入檔，上弦桿懸臂端上部拼裝板暫不安裝。
(5)平縱聯交叉桿在橋下預拼為整體吊裝。
(6)縱梁安裝時由于橋上施工場地較好，不在橋下預拼。
桿件預拼前檢查桿件編號、尺寸、保護涂裝情況，對少量銹蝕脫落的噴鋁面按要求補噴。
每組桿件預拼后，均由檢驗員全面檢查拼裝件的各部分尺寸、編號、數量、位置、方向等是否符合設計要求，確認無誤后，填寫預拼桿件檢查表，并在桿件上標識橋上安裝位置及“合格”字樣。
4.4 懸臂拼裝
(1)鋼梁有代表性的節間為E6、E4，拼裝時應盡快使主桁形成穩定結構，兩側桿件必須對稱拼裝，保持兩側平衡，減小不平衡力矩，確保結構穩定，盡快安裝好縱橫向聯結系，保證鋼梁結構的空間穩定性；先裝的桿件不妨礙后裝桿件的安裝。
(2)架梁用沖釘，材質為35號碳素鋼，直徑?φ22.7(-0.05～+0)，HRC～40。
(3)主桁桿件拼裝時，按孔眼總數的50%均勻分布打入沖釘和上足30%的高強度螺栓，并作一般擰緊后方可松鉤，其他桿件上足30%沖釘、30%高強度螺栓后松鉤，松鉤后立即補足剩余孔的高強度螺栓，并作一般擰緊，然后將這部分高強度螺栓按施擰工藝逐一循序初擰和終擰。
(4)第二步將沖釘換成高強度螺栓，并作一般擰緊，一次卸下的沖釘數量，最多不超過沖釘總數的20%；將全部沖釘換成高強螺栓后，按工藝進行初擰和終擰。
(5)鋼梁拼成立體系統，經檢查桿件編號和數量符合設計要求，板束密貼情況滿足規定即可進行栓合。主桁節點栓合方向，應由節點中心向外呈輻射狀擴展栓合。
(6)為保證鋼梁安全和設計預拱度，主桁節點高強度螺栓終擰應不落后于懸拼端兩個節間。
(7)安裝過程中，對施工臨時荷載及其位置必須嚴格控制，不得任意搬運多余施工用具和施工材料進入懸臂端；當懸臂安裝接近相鄰墩時，對鋼梁上所有臨時荷載進行一次全面檢查，以保證施工安全，為盡量減小鋼梁自重，鐵路縱梁、檢查設備等暫不安裝，待鋼梁上到兩相鄰墩后再安裝。
(8)桿件對孔時，應用數個沖釘均勻地插入孔中，再用小錘輪番輕擊沖釘，使桿件孔眼重合，嚴禁用大錘猛擊沖釘強行過孔。
(9)懸拼過程中，對鋼梁的平面和立面位置應隨時測量并做好記錄，以便指導施工。
(10)高強度螺栓應按規定、規格、方向安裝，不得以長代短或以短代長，同一節點同一規格不宜使用兩種或兩種以上批號的高強度螺栓，造成多種施擰扭矩上橋，不便管理。
(11)安裝過程中，制動聯結器不能成為完整的體系，使其不能受力。
(12)為避免平縱聯因主桁變形產生拼裝應力，在拼裝過程中，僅對上下平縱聯兩端的高強度螺栓進行初擰，以保證拼裝過程中鋼梁的剛度和空間穩定性，鋼梁拼裝完畢并調整位置后，再把上下平縱聯兩端高強度螺栓放松重新施擰。
(13)懸拼至相鄰墩后，支點附近各大節點和其相關的聯結系，應在起頂前栓合完成。
(14)因懸臂拼裝時下弦桿將產生下撓，會造成斜桿及上弦桿安裝困難，可在斜桿及上弦桿一端安裝就位后，用一5 t倒鏈牽引其另一端就位。
5 質量控制
5.1 桿件存放及預拼
(1)桿件堆放場地，應平整穩固，并有良好的排水系統，以防止地基沉降不均引起桿件歪斜傾倒。
(2)桿件支點應設在自重作用下桿件不致產生永久變形處。同類桿件多層堆放不宜過高，各層間墊木應在同一垂直線上。主桁弦、斜、立桿疊放不得超過五層。
(3)防止雨水在桿件表面積存。
(4)桿件應在存放場或預拼場預先涂裝面漆至少一遍，如因條件限制，可在架設后涂裝第二道面漆，但第三道面漆必須在回梁完成后涂刷。
(5)鋼梁桿件進場后，應對照設計文件清查數量和編號，并按設計文件、《鐵路鋼橋制造規則》，對制造廠提供的技術資料和實物桿件進行檢查或抽查。質量檢查主要內容如下：
①鋼梁試拼記錄；
②焊縫檢查記錄(包括桿件冷熱矯后，無裂縫的試驗資料)；
③主桁弦、斜、立桿及縱、橫梁外形尺寸公差，重點檢查弦桿端頭(節點板和拼接板的覆蓋范圍)的寬度，以滿足節點摩擦力；
④桿件邊緣孔邊飛刺是否鏟除干凈；
⑤磨光頂緊部件公差；
⑥節點連接處板面出廠時的摩擦系數試驗資料；
⑦由于運輸和裝卸不當造成的桿件損傷變形；
⑧桿件缺陷在工廠漏檢者；
⑨搬運過程造成的桿件油漆或噴鋁面的缺陷。
(6)在拼裝前，應用廠方附送的與鋼梁摩擦面同工藝處理的試驗板進行摩擦系數驗證。
(7)每根桿件預拼后，均應經值班技術人員檢查簽認，并填寫預拼桿件登記卡片，然后由質量檢查人員檢查驗收，對檢查合格的預拼桿件，值班技術人員和檢查人員共同簽字，并在桿件上作出“檢查合格”的標記。
5.2 鋼梁拼裝
(1)主桁桿件拼裝時，按孔眼總數的50%均勻分布打入沖釘和上足孔眼總數35%的高強度螺栓，并作一般擰緊后方能松鉤；其他桿件上足孔眼總數30%的沖釘、孔眼總數30%的高強度螺栓后松鉤。松鉤后立即補足剩余孔的高強度螺栓，并作一般擰緊。然后將這部分高強度螺栓按施擰工藝逐一循序初擰和終擰，終擰后的高強度螺栓檢查合格后，用黃油漆作標記。第二步將沖釘換成高強度螺栓，并作一般擰緊。一次卸下的沖釘數量，最多不超過沖釘總數的20%。將全部沖釘換成高強度螺栓后，按工藝進行初擰和終擰，終擰后的高強度螺栓檢查合格后，同樣用黃油漆作標記。妨礙栓合的交叉型平縱聯桿件，可暫撥離，栓合完畢后復位，但兩交叉聯結桿件不得同時撥移，必須保持支撐的作用。
(2)桿件對孔時，應用數個沖釘均勻地插入孔中，再用小錘輪番輕擊沖釘，便桿件孔眼重合。嚴禁用大錘猛擊沖釘強行過孔。
(3)高強度螺栓使用不得以短代長或長代短，同一點節不宜使用兩種或兩種以上批號的高強度螺栓，造成多種施擰扭矩上橋，不便管理。一個點最好不超過兩把扳手，扳手標定扭矩要達到設計要求。
(4)為保證鋼梁安全和設計預拱度實現，主桁節點高強度螺栓終擰應不落后于懸臂端兩個節間。
5.3 高強度螺栓
(1)鋼梁桿件保管、運輸、包裝方面應采取一些措施，防止噴鋁面擦傷、污染、脫皮及疊合面局部變黑等。擦傷部分補噴鋁，污染的表面用汽油或丙酮清洗。栓接板面應平整，無焊接飛濺物，無油污，孔邊板邊無毛刺飛邊，嚴禁在栓接板面上作任何標記。凡表面狀況有變化的高強度螺栓，使用前需重新扭矩系數試驗，根據試驗所得扭矩系數重新確定施擰扭矩。
(2)高強度螺栓的施工分為初擰和終擰，高強度螺栓的初擰和終擰應在同一工作日內完成。初擰完畢的高強度螺栓逐個用敲擊法檢查，檢查合格后，用白色油漆在螺栓、螺母、墊圈及構件上劃一直線標記，便于檢查終擰時有無漏擰以及墊圈或螺栓是否轉動。
(3)終擰采用扭矩法，使用900 Nm定扭矩電動扳手。使用前定扭矩扳手必須標定，其扭矩誤差不得大于使用扭矩值的±5%。每班操作前及操作后必須對施工扳手進行扭矩校正，校正結果填入記錄表中，并由校正人簽認。在操作后進行扭矩校正時，如發現其誤差超過允許范圍，則應對該工班用該扳手終擰的高強度螺栓全部用檢查扳手進行檢查、處理。
(4)電動扳手應與控制箱配套使用，不得混雜，并應獨立供電及配置穩壓電源，使其與大型機具電源分開，避免起動時電壓波動影響電動扳手輸出扭矩的準確性
(5)終擰完成后，應用紅色油漆在螺母上作出標記。
(6)電動板手采用軸力計，風動扳手采用表盤扳手，人力扳手采用掛重法標定。鋼梁用的各種扳手，每天要有專人檢查校正，建立履歷薄，并登記。
(7)高強度螺栓的終擰扭矩檢查應在終擰4小時以后、24小時之內完成。終擰檢查，先觀察全部終擰后的高強度螺栓，檢查初擰后用白色油漆標記的螺栓與螺母相對位置是否發生轉動，以檢查終擰有否漏擰，之后用表盤扳手進行緊扣檢查。檢查合格者在螺栓末端點以黃色油漆標記。
6 安全措施
所有拼裝架設作業均應遵照《鐵路橋涵施工安全規則》(TBJ403-87)的有關規定執行，重點做好以下安全防范：
(1)電氣設備的絕緣防范；
(2)起重吊裝作業的安全防范；
(3)高空作業的安全防范。
7 效益分析
該工法由于減少了大量設備的投入，并且主桁拼裝工作量減少一半，每聯鋼梁主桁拼裝架設時費用減少一半以上；每聯鋼梁拼裝架設時增加了一個作業面，主桁拼裝工期僅為原方案的1/4，社會、經濟效益顯著。
高強度螺栓沒有二次倒用，可確保施擰質量。
8 工程實例
鐵道部隧道工程局一處承擔施工的南昆鐵路橫口3#大橋、八渡4#大橋溝谷深切、橋墩身高，主跨均為2×64 m上承式連續鋼桁梁，施工采用本工法，節約了大量人力、物力，優質、高效地完成了鋼梁拼裝任務。橫口3#大橋主桁拼裝僅用了27天，八渡4#大橋主桁拼裝僅用了30天。鋼梁預拱度完全符合設計要求，施工過程中沒有發生任何事故。
