繼鋼橋製造之後。將鋼橋桿件或梁段拼裝成橋並架設就位的施工過程。按橋樑在施工階段的受力狀態,鋼橋的架設方法可分為:支架施工、懸臂施工和整體架設三類(見橋樑施工)。

  支架施工 包括膺架法、纜索懸吊法等。

  膺架法 在橋位設置木制或鋼制的落地式膺架(也稱腳手架)。頂面鋪腳手板,在上面拼裝鋼橋。膺架須有落梁梁裝置,便於橋梁拼成後與之分離,拆除膺架。此法作業簡便,並能在膺架上用千斤頂調整橋梁的位置,保證拼裝的精度。但膺架的用料較多,成本昂貴,阻水面積大,僅適用於橋位不高,水淺流緩,不通航運的情況,大跨度橋梁很少采用。膺架法可利用鋼橋桿件或梁段本身的跨越能力,僅在主要節點(如實腹梁梁段的接點,或桁架梁斜腹桿和下弦桿的交點)上設置分立式膺架。日本的豐裡斜張橋(1970年),在四個分立式鋼膺架上拼裝瞭216米的主梁。

  纜索懸吊法 懸索橋的施工,通常是先架設纜索,用纜索上臨時加設的走行吊架,將加勁梁的梁段逐漸提升,懸掛在纜索垂下的吊桿上,調整位置後拼裝成整跨的加勁梁。施工時加勁梁梁段的自重,由纜索承受。美國的金門、韋拉紮諾海峽及英國的亨伯等著名的懸索橋(見彩圖),均用這種方法施工。瑞典阿斯克勒峽灣(Askerö Fjord)鋼管拱橋(1960年),利用同一原理提升跨度278米的管拱節段,懸吊在臨時施工的纜索下,調整位置後拼鉚成拱,整體降落到支座上。拱、梁組合結構,也可采用此法安裝架設,如日本天草二號橋(1966年)的156.8米朗格爾桁架梁,就是這樣施工的。

美國韋拉紮諾海峽橋,世界上大跨度公路懸索橋之一,主跨1298.4米,1964年建成 美國駐華大使館供稿

美國佈魯克林橋,近代史上著名的城市懸索橋,主跨487米,1883年建成 美國駐華大使館供稿

英國亨伯橋,目前世界上跨度最大(1410.8米)的公路懸索橋,1981年建成

土耳其博斯普魯斯海峽橋,聯結歐亞大陸的公路懸索橋,主跨1074米,1973年建成

  懸臂施工 包括懸臂拼裝法、拖拉法等。由一個墩臺懸臂施工到另一個墩臺,懸臂長度等於整個橋跨者,稱為全懸臂施工;在跨間設置臨時墩,橋梁在墩臺和臨時墩間懸臂施工,懸臂長度小於橋跨長度者,稱為半懸臂施工。由墩臺向單一方向懸臂,稱為單懸臂施工;在一座橋墩上同時向相反方向對稱地懸臂,稱為平衡懸臂施工。多跨連續橋的主跨可以從兩端懸臂施工跨中合龍,使懸臂長度減為主跨之半。

  懸臂拼裝法 簡稱懸拼法。

  ① 梁式橋懸拼法。就橋式而言,懸臂桁架梁橋在懸拼時的內力,常小於設計荷載的內力,故最適宜於懸臂拼裝施工。如跨度521.2米的英國福斯灣鐵路橋(1890年,(見彩圖),

英國福斯灣橋,鋼懸臂桁架梁雙線鐵路橋,主跨521米,1890年建成 英國駐華大使館供稿 跨度548.6米的加拿大魁北克鐵路橋(1918年)及跨度為510米的日本港大橋(公路橋,1974年),它們的懸臂桁架梁,均用此法施工。連續梁橋(桁架梁及實腹梁)采用全懸臂施工時,由於受力體系的改變,安裝內力常比設計荷載的內力大,有些桿件(或梁段)的截面需要加強,或者采取下列措施減少安裝內力:在前方橋墩旁設置托架,使懸臂端較早地得到支承;或設置塔索將懸臂端吊住,減少懸臂根部的彎矩;或在跨間設臨時墩,改為半懸臂拼裝。中國 武漢長江橋及 南京長江橋(見彩圖)的連續桁架梁為全懸臂拼裝(第一孔為半懸臂拼裝),橋墩旁設有托架,使懸臂長度比跨度縮短16米。枝城長江橋(1971年)懸拼跨度160米連續桁架梁時,在墩頂的梁上設置臨時鋼塔,伸出拉索吊住懸臂端(圖1)。 圖1 枝城長江橋懸拼跨度160米連續桁架梁 懸臂拼裝須借助錨梁,以保持懸臂時的傾覆穩定。錨梁可以是連續梁的邊跨(用膺架法或半懸臂法拼裝的),也可是借用橋梁桿件在鄰跨(或路堤)上拼裝的平衡梁。為縮短平衡梁的長度,還可在它上面壓重。三跨一聯的不等跨連續梁橋,一般以邊跨為錨梁懸拼中孔,在跨中合龍。為改善合龍的閉合條件,可按下列步驟進行:懸拼時降低兩端的支座(或抬高中間兩個支座),使兩懸臂段能夠順利合龍,合龍後再將各支座恢復到設計位置。中國宜賓金沙江鐵路橋(1968年)的112+176+112米三跨連續桁架梁,就是這樣架設的。多跨簡支梁橋,可用臨時桿件組成連續梁懸臂拼裝。對於單跨簡支梁橋,可用兩端加設的平衡梁與壓重作為錨梁,照連續梁那樣從兩端懸拼至跨中合龍。成(都)昆(明)鐵路三堆子金沙江橋(1969年),就是用此法懸拼單孔192米的簡支桁架梁的。

武漢長江橋,第一座橫跨長江的公鐵兩用雙層鋼桁架連續梁橋,跨度128米,總長1670.4米,1957年建成

南京長江橋鋼梁全貌

南京長江橋,公鐵兩用雙層鋼桁架連續梁橋,跨度160米,鐵路橋總長6772米,1968年建成,該橋的建成是中國修建深水基礎橋梁工程的一項重大突破

  ② 拱橋懸拼法。鋼拱橋適用於寬深河流或峽谷。它的跨度較大,跨間難於設置臨時墩,一般從兩端懸拼至跨中合龍。為減少懸臂彎矩,可在拱端設置塔索,斜吊住懸伸的鋼拱。早在1874年,美國的主跨為158米的聖路易斯鐵路鋼拱橋就采用懸臂拼裝法施工,在墩頂設木塔架,用拉索吊住鋼拱,由橋墩平衡懸臂拼裝至跨中合龍。大跨度鋼拱橋,如澳大利亞的悉尼港拱橋、美國的新河峽谷橋(見彩圖)等,也是采用懸拼法。唯獨在美國跨度為503.6米的貝永鋼拱橋(1931年),因河床基巖較淺,在跨間設置瞭臨時墩懸臂拼裝。

澳大利亞悉尼港橋,世界大跨度城市鋼拱橋之一,主跨503米,1932年建成 澳大利亞駐華使館供稿

美國新河峽谷橋,目前世界上跨度最大(518.2米)的公路鋼拱橋,1977年建成

  拖拉法 鋼梁橋在路堤或引橋上拼裝後,用卷揚機和滑輪組順線路方向拖拉,使其在滑道上縱移懸伸架設就位。此法使用的機具設備簡單,施工進展較快,適用於中等跨度的鋼梁橋。拖拉滑道一般由上、下滑軌及滾軸組成。上滑軌連在縱梁或主桁主要節點下面,下滑軌鋪設在路堤、引橋及橋墩頂。上下滑軌之間放進若幹直徑8~14厘米的滾軸。拖拉時,用卷揚機及滑輪組的鋼索牽引,通過滾軸在滑軌間的滾動,使橋梁向前縱移。連續梁橋采用拖拉架設較為方便。幾跨簡支梁,可臨時連成一體,按連續梁拖拉架設,但需考慮到拖拉過程中受力體系的改變,加強某些截面或桿件。為減少懸臂時的桿件內力和支點反力,可在橋梁前端加設輕型導梁,或在跨間設置臨時墩,使之較早地到達前方橋墩。中國京廣(北京—廣州)鐵路漢水橋(1954年)三跨55米及黎(塘)湛(江)鐵路鬱江橋(1955年)三跨66米的簡支桁架梁,都是臨時組成連續梁拖拉架設的。單跨簡支梁橋也可采用拖拉法架設,但需在前端加設導梁,後端壓重,以保持懸臂時傾覆穩定。如用浮箱灌水壓重,還能調整壓重的位置,起到平衡滑道前後支點反力的作用。中國禹門口黃河鐵路橋(1973年)用64米長的導梁及壓重方法,將跨度144米的單孔簡支桁架梁拖拉就位。

  整體架設 包括整體吊裝法、浮運法、轉體法、橫移法,架橋機架設法等。

  整體吊裝法 整孔鋼橋或大型梁段浮運到橋下,用起重設備整體吊裝、提升或預升就位。此法多用於大跨度橋梁,需要大型吊機或利用一般起重機具(如卷揚機、滑輪組、千斤頂等)來完成。英國不列顛箱管橋(1850年)的主跨長140米,重約1300噸,制成後船運至橋下,用千斤頂提升就位。美國跨度為382米的弗裡蒙特公路橋(1973年)用千斤頂頂升鋼吊桿,將275米長、5800噸重的中間拱段提升就位。日本港大橋用卷揚機滑輪組提升186米長、4515噸重的掛孔。巴西跨度為300米的瓜納巴拉灣懸臂梁公路橋(1974年),用千斤頂將292米長的錨跨(包括兩端懸臂),連同起重平臺共重5275噸,提升52米到墩頂橫移就位。中國安康漢江176米的斜腿剛架橋(見彩圖)的中孔梁長56米,重180噸,也是用卷揚機及滑輪組整體提升架設的(圖2)。

安康漢江橋,鋼斜腿剛架鐵路橋,腳鉸跨度為176米,1982年建成

圖2 安康漢江橋整體提升中孔梁

  70年代以來,日本的大型浮吊設備發展較快,起重量最大達3000噸,起吊高度106米。荒川灣懸臂桁架梁橋(1975年)的橋長840米,分為6個大型梁段,用一臺3000噸及兩臺1500噸的浮吊整體吊裝架設,其中最大的吊重是195米長的錨跨(包括兩端懸臂),重4250噸。泉北川聯絡橋(1976年)的172.6米拱、梁組合結構總重3182噸,用兩臺3000噸浮吊一次吊裝就位。

  浮運法 橋梁在駁船上或在河岸上拼裝後,用船浮運至橋下,利用落潮或充水壓艙落梁就位。此法適用於寬闊平穩的水域,橋位和水面的高差不宜過大。駁船的設計噸位最好大於浮運重量2~3倍,以保證浮運體系的穩定。中國杭州錢塘江橋(見彩圖)有15孔65.8米鋼桁架梁是利用潮汐浮運架設的。日本生浦橋(1973年)的195米拱、梁組合結構,整孔浮運400公裡到達橋位,再利用落潮架設。

錢塘江橋,中國自己建造的第一座現代化公鐵兩用雙層鋼桁架梁橋,全長1453米

  轉體法 整孔橋梁或大型梁體,在豎直面或水平面上旋轉就位。如意大利斯法拉沙376米斜腿剛架橋(1972年)的斜腿豎直拼裝後,繞腿底的鉸軸向下傾轉至設計位置。

  橫移法 常用於通車線路更換舊橋,能縮短中斷交通的時間。在橋位兩側設置支架及垂直於線路的橫移滑道。新橋在一側支架上拼裝(平行於線路)就緒後,先從橋孔移出舊橋,再將新橋橫移就位。例如:聯邦德國杜塞爾多夫—上卡瑟爾橋(1976年),為更換舊橋采用橫移法新建主跨258米的獨塔斜張橋,橋長590米,重12700噸,設有四條橫移滑道,絕大部分的橋重(約10300噸)支承在獨塔下的一條滑道上,用安裝在新建塔墩上的千斤頂通過鋼拉桿拉曳梁體,使整座斜張橋橫移47.5米到達橋位。橫移的速度平均每小時3.6米。

  架橋機架設法 跨度不大於40米的鐵路上承鋼板梁,可在工廠內整孔制造,運往工地用鐵路架橋機整體架設。

  

參考書目

 小西一郎:《鋼橋》基礎篇Ⅱ,丸善株式會社,東京,1976。