了解一下澜沧江特大桥首创的“二次竖转”| 又一座世界冠军
这几日看到一则新闻，云南大理至瑞丽铁路(大瑞铁路)澜沧江特大桥钢管拱在11月15日上午10时18分完成合龙，这是目前在建的铁路桥梁中，施工难度最大的一座(指危险系数最高)，并且创下了三项世界第一：世界首次使用二次竖向转体、转体角度世界第一、转体重量世界第一。
其中，这个“二次竖转”听起来很有意思，我随即查了查文献，做了一些总结，与大家分享。
来源：中铁大桥局第五工程公司官方网站
来源：央视网
工程概况
澜沧江特大桥，主跨为上承式拱桥，拱肋为钢管混凝土劲性骨架外包混凝土结构，拱肋为桁架式提篮拱，左右2条拱肋内倾6.8°，拱轴线为悬链线，计算跨径342m，矢高82.416m，空钢管劲性骨架总重5000t。设计为I级干线铁路，双线设计，旅客列车设计行车速度160km/h。
全桥总体布置图
施工难点
桥址附近地址复杂，交通不便，大量的施工设施与建筑材料只能采用马驮的方式运输；
桥址处风速大，年平均风速12.4m/s(6级风)，最大风速25m/s(10级风)，风向不定；
半拱竖转重量2500t，为目前世界最大转体吨位
为什么要采用二次竖转
施工现场的每一个“第一次”，背后都会有太多艰难的考量。根据文献报道，大桥的转体方案经过了方案对比：
对于整体竖转方案，利用动臂塔吊竖向施工，焊接连接成2个半拱，以及安装相应的支撑、揽风绳和塔吊附着，拱肋安装后，拆除塔吊并进行竖转施工，到位后安装拱顶合龙段。
对于二次竖转方案，可在工厂内进行钢管拱肋的制造，通过公路铁路运输到桥址，在两岸依靠山体安装施工支架，拼装上、下段拱肋和中间铰。拼装完成后安装竖转装置，先将上段拱肋扳起，进行第一次竖转，再进行第二次向下竖转，进行合龙。
方案比较
整体竖转工艺比较成熟，可以利用两岸陡峭岩体作为劲性骨架的支撑，利用塔吊进行现场拼装，需要的施工场地较小，而且也容易保证焊接施工的质量。
但对于澜沧江特大桥的实际情况而言，又存在一些难以克服的问题：
节段吊装数量大，高空作业工程量多；
拱肋竖向拼装后，高度很大，需要在两岸峭壁上运行200m高的塔吊，而且塔吊上还需要附着2500t重的拱肋，且能够满足要求的塔吊租费昂贵；
桥址现场风速太大，竖向拼装施工过程中受风的影响较大，拱肋和塔吊都会发生摆动，线形控制的难度增加。
整体竖转需要2台塔吊、1台10t缆索吊机和1套转体设备，临时用钢量为800t。而如果改为二次竖转，施工需要1台50t缆索吊机和1套转体设备，临时用钢量为700t。此外还可以充分利用山体地形，减少高空操作，减少大风对施工的影响。
关键技术
中间铰
中间铰上下两部分通过φ300mm的销轴串联在一起,分别由支腿、转铰钢管、耳座组成。每侧两幅拱肋之间,在中间铰转铰钢管与拱肋各节点位置设置横向风撑钢管,以保持整个转铰的横向稳定性。
中间铰的计算需考虑横风风力作用，文献[2]指出，中间铰在合龙状态工况受力最大，同时主拱仰角度影响中间铰的受力，仰角度越大受力越大。
计算机动态同步控制负角度竖转系统
在竖转过程中，前拉索与后扣索动态同步操作是该方案成功的关键，因此需要精确的计算机控制技术。此前国内有过800t重量的施工经验，澜沧江特大桥的转体重量远远超过此前的经验。现场采用采用索力与位移双控的控制策略，倾角传感器实时将测出的拱肋倾斜角度传给主控计算机，主控计算机根据角度测量值计算出当前各束索的索力，并将结果传给各相应的现场控制器。现场控制器则通过压力传感器和位移传感器的反馈值与主控计算机传来的控制量进行比较、解算后，调整比例阀的流量大小驱动千斤顶，实现索力与位移双控。
参考文献
张爱花. 澜沧江特大桥提篮拱竖转施工方案比选[J]. 桥梁建设, 2010, 2010(3):79-82.
赵前进. 二次转体施工中间铰的受力形为分析[J]. 江西建材, 2016(5):153-154.
魏宇. 澜沧江特大桥钢管拱二次竖转的计算与分析[J]. 铁道勘察, 2015(2).
肖世波. 澜沧江特大桥钢管拱劲性骨架二次竖转施工关键技术[J]. 黑龙江交通科技, 2013, 36(2):84-85.
