【摘要】南京長江二橋南汊主橋是一座主跨628m，雙塔、雙索面鋼主梁的斜拉橋。該橋鋼箱梁采用菱形吊機吊裝，鋼箱梁節段長度一般為15m，主跨南北兩個懸臂各20個梁段，合龍段長度約6．15m。該橋合龍時段正值南京的酷暑季節，鋼箱梁受日照影響頂板晝夜溫差大，而且頂底板溫差也較大，加之該橋跨度大，這些都給合龍造成了極大的困難，經過多方面的努力，該橋已于2000年7月9日順利合龍。本文主要介紹該橋合龍的技術措施。
【關鍵詞】斜拉橋 施工 合龍

一、合龍方案構思
本橋合龍主要面臨以下一些方面的困難：
（1）鋼箱梁頂板晝夜溫差達到25℃左右。
（2）頂底板溫差大，頂底板溫差在日間約為20℃左右。
（3）主跨跨度達628m，溫度變化1℃將導致合龍間隙變化約8mm。
（4）合龍時合龍段與20號梁段間隙允許范圍小，間隙一般在大于5mm時方可將合龍段吊進，而間隙如果大于20mm則無法保證快速良好的焊接。
（5）整個合龍工期要求緊，合龍段運到后必須在當夜完成合龍工作。
針對合龍難度大、精度要求高、合龍時間要求緊迫這一系列的問題，我們主要采取了以下一些措施來保證合龍：
（1）在南北塔20號斜拉索張拉完成后，于江側20號梁段設置水箱以模擬合龍段吊裝重量，在此基礎上調整兩側的高程，在合龍段起吊時逐步放掉水箱內的水。這樣可保護合龍段起吊過程中鋼箱梁兩個懸臂端的穩定。
（2）在標高調整完成后設置合龍桁架，該桁架兩端分別固定在20號梁段腹板外側，該支架不承受軸向力，僅承受彎矩及剪力。在采用合龍桁架后，可以保證鋼箱梁兩個懸臂端變形同步協調。這樣在整個合龍過程中我們僅需要關心合龍間隙的變化。
（3）在標高調整好合龍桁架連接完成后進行24h連續觀測，以確定溫度變化與合龍間隙的關系。
（4）根據觀測結果選擇溫度變化比較緩和的夜間時段作為合龍時段，并確定合龍段長度。合龍時段內溫度隨時間緩慢下降，作業條件好，所以合龍工序是以溫度下降為順序的。
（5）在合龍段頂底板設置合龍段加強件，在合龍段吊進后迅速鎖定加強件及合龍桁架，使其承受日出之前由于溫度變化而產生的較小的軸向力，以保證合龍段在焊接過程中焊縫間隙不發生變化。
（6）在日出之前完成合龍段的主腹板等剛度較大部位的焊接工作并解除塔下縱向及豎向約束，以避免合龍桁架及加強件承受由于日照溫度變化而產生的較大的軸向力。
整個合龍過程如圖1所示。

圖1 合龍段施工流程圖

二、合龍方案實施關鍵技術
1．合龍桁架及合龍段加強件的設計
合龍桁架位于箱梁豎腹板的外側，不影響合龍段吊進的位置上。合龍桁架主要目的是保證南北江側20號梁段在合龍過程中的變形協調及在合龍段焊接過程中承受部分由溫度產生的軸向力。合龍桁架安裝好后要經歷數個白天的強烈日照，日照產生很大的體系升溫及箱梁頂板升溫。由于豎腹板外側空間有限，故不可能設置很強大的構件。為了避免由于升溫產生的巨大的軸向力，將該構件與20號梁段的連接在合龍段匹配前設計為不傳遞軸向力的連接。根據這種思路，最后設計出來的合龍桁架僅由每側4根C28b的槽鋼組成。
合龍段加強件位于合龍段及20號塊頂底板，該加強件通過拼接板采用高強螺栓連接。其作用是保證合龍段吊進后通過鎖定加強件來阻止合龍間隙的進一步變化，以便于合龍段的焊接，加強件需要抵抗夜間溫度變化產生的軸向力。
在設計時考慮了三種工況來進行上述合龍輔助構件的計算：①主塔臨時約束未解除前，合龍桁架承受日照升溫。日照升溫按體系升溫20℃、頂板升溫50℃考慮。若該工況合龍桁架與豎腹板固接，則合龍桁架將變得很龐大，而且塔下應力也難以通過；②主塔臨時約束未解除前，合龍桁架與合龍段加強件共同承受體系降溫8℃，此時合龍桁架承受軸向力。該工況主要模擬合龍段匹配完成后主腹板焊接完成前的夜間溫度變化。在該工況下合龍間隙變化計算僅為2.6mm，可滿足焊接要求；③主塔臨時約束解除后，合龍桁架與合龍段加強件承受日照升溫。該工況偏于安全地不考慮合龍段已焊接好的主腹板參與受力。
在合龍過程中，該組合龍輔助構件工作良好，確保了合龍段吊入并在匹配過程中兩側懸臂端變形協同，并保證了在焊接過程中焊縫寬度不會隨溫度的降低而擴大。在主塔臨時約束解除后，該組輔助構件亦經歷了白天日照的考驗。
合龍桁架及合龍段加強件安裝后的情況見圖2。

2．24h連續觀測
為了掌握一天內溫度變化及合龍間隙變化規律，在合龍前安排了24h的連續觀測。觀測頻率一般為20：00——8：00為半小時一次，其余時段為一小時一次。溫度測量采用三種手段：①采用溫度計測量大氣溫度；②采用點溫計測量鋼箱梁溫度；③采用埋置于15號梁段的22個溫度應力測點測量鋼箱梁溫度。合龍間隙測量在鋼箱梁上共布置了17個測點以測量頂底板及腹板的合龍間隙，采用了兩組人員同步測量。
圖2為測量的結果。
通過24h連續觀測，我們發現：①鋼箱梁頂底板合龍間隙與頂底板溫度有著很好的同步關系。②從 20：00到凌晨 5：00這個時段，溫度均處于緩慢下降階段，每小時溫度變化梯度小于2．1℃，而且頂底板溫差小于1℃。在該時段內合龍間隙約減小4.4cm，頂底板間隙差小于5mm，而且均為底板間隙稍大于或等于頂板間隙，這有利于合龍段的吊進。由于最大可焊間隙可以達到2.5cm，故該選擇該時段作為合龍時段內焊縫的最大間隙在4.4/2=2.2cm內，這樣，在合龍時段的大部分時間間隙可以滿足焊接的要求。
通過上述觀測，我們確定20：00為合龍段吊進的時間，并根據該時間合龍間隙并考慮6mm的富余來確定合龍段配切長度。
在實施過程中，合龍段頂板于21：10越過20號梁段的底板，并于22：40完成就位。并于凌晨5：00前完成了主腹板的焊接工作。
3．塔下臨時約束解除
塔下臨時約束承受軸向力及豎向拉力，由于無法完全保證全部焊接工作在日照前完成，而合龍段輔助構件無法承受日照產生的強大軸向力，故塔下約束的解除選擇在清晨日照前完成。
塔下拉力采用鋼絞線來抵抗，在約束解除中要釋放掉約600t的豎向拉力，主梁在塔附近將產生近8cm的上撓，為了避免對主梁產生沖擊，在解除塔下約束時，在塔附近主梁上采用重載汽車進行了壓重，待所有約束解除后再逐次開走壓重車輛。
圖3為割除鋼絞線后的塔下臨時約束。

三、幾點體會
經過多方面的努力，南京二橋南汊斜拉橋按照預定時間實現了順利合龍及塔下臨時約束的解除。回顧整個合龍過程，有以下幾點體會：
（1）通過在懸臂端采用水箱壓重來模擬合龍段重量，可以有較寬裕的時間來調整懸臂端的標高及軸線。如早在合龍段起吊后再來調整標高，一是會延誤工期，二是一旦遇上有風的天氣，合龍段會擺蕩而影響標高的測量精度。
（2）合龍桁架的采用可以鎖定懸臂端調整好后的標高，避免由于兩個懸臂可能的不對稱荷載引起的懸臂端標高差。
（3）合龍桁架主要目的是保證懸臂端變形協調，合龍段加強件主要目的是保證合龍間隙。這兩部分構件不需要很強大就可以滿足剛度要求。然而這些構件均無法抵抗在塔下約束解除前日照產生的軸向力，所以在設計該部分構件時采用了約束上及時間上的措施來避免構件直接抵抗日照產生的軸向力是一個良好的途徑。可以避免強大的合龍段輔助構件帶來的制作、安裝及經濟上的問題。

參考文獻
[1］葉可明主編．南浦大橋施工技術．上海：上海交通大學出版社，1992．5
[2] 嚴國敏主編．現代斜拉橋.成都：西南交通大學出版社，1996．7