1.概述
圖1 水柏鐵路平面位置
北盤江大橋為水柏鐵路重點控制工程。水柏鐵路位于貴州省西部，北起貴昆線六盤水站，南至盤西支線的柏果站（圖1），全長118.65km，為一次新建電氣化鐵路。沿線地形、地質(zhì)復雜，山高谷深，橋隧相連，工程艱巨。鐵路等級為I級，橋上線路為單線、平坡，牽引類型為電力機車，設(shè)計活載采用鐵路“中－活載”，地震烈度小于六度。北盤江峽谷，峽谷深切呈V形，谷底至橋面高達280m，兩岸地形陡峭，場地狹窄，基巖裸露。北盤江大橋為山谷架橋，水文不控制設(shè)計。大橋與北盤江約呈～80º交角，河谷深切呈“V“型，六盤水岸崖高度158m，呈直立狀，岸底約有3m倒懸；柏果岸陡壁約71º傾角，高約177m，無倒懸。六盤水岸巖零星出露，橋址縱坡30～60º，橫坡15～25º；柏果岸基巖裸露，橋址縱坡25～40º，橫坡20～60º。大橋施工場地狹窄，地勢陡峭，給大橋場地布置及場內(nèi)運輸和主體結(jié)構(gòu)施工帶來極大不便(圖2)。
圖2橋址地形
設(shè)計人員在沿峽谷上下50多公里范圍內(nèi)進行了橋位勘測
比選后，決定大橋在峽谷較窄、地質(zhì)條件較好的老鷹巖橋位，以全線最低點跨越北盤江。經(jīng)過橋型方案比選和多次專家會論證，確定橋型孔跨布置為：3×24m簡支梁+236m上承式鋼管混凝土提籃拱+ 5×24m簡支梁，橋梁全長468.20m。
2、主橋設(shè)計和施工
主橋拱圈中心跨度236m，矢高59m，矢跨比1/4，拱軸系數(shù)m＝3.2(圖3)。拱肋高5.4m，寬2.5m， 每肋主要由4肢直徑1m鋼管構(gòu)成。拱肋橫向內(nèi)傾6.5°，拱腳處拱肋中心距19.6m，拱頂處拱肋中心距6.16m。拱肋上下弦在拱腳段采用實腹鋼板連接，中段采用H形桿連接。拱肋鋼管及實腹板內(nèi)均灌注C50級微膨脹混凝土。
圖3北盤江大橋總布置
兩拱肋之間通過上下兩層“Ж”字形和“N”字形鋼管平聯(lián)實現(xiàn)連接，構(gòu)成橫向聯(lián)接系。拱圈采用Q345d鋼，鋼結(jié)構(gòu)表面涂裝采用熱噴鋁體系。
拱上結(jié)構(gòu)布置為：5×16m簡支梁+82m拱頂Π形鋼筋混凝土剛架+5×16m簡支梁。拱上墩柱采用帶K形橫聯(lián)的鋼筋混凝土空心剛架墩(圖4)。
圖4 北盤江大橋全景
為保證拼裝、焊接質(zhì)量，并結(jié)合拱座基礎(chǔ)位于陡峻岸坡挖方區(qū)的特點，主拱采用有平衡重單鉸平轉(zhuǎn)法施工。即依地形在兩岸搭設(shè)支架，支架上拼裝、焊接拱肋，再轉(zhuǎn)體合龍（圖5、6）。
圖5 轉(zhuǎn)體總圖
圖6 轉(zhuǎn)體實景
轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由上盤、下盤、球鉸、交界墩、扣索、背索和牽轉(zhuǎn)系統(tǒng)等組成 。轉(zhuǎn)體高66.1m，前臂長115.87m，后平衡臂長14.83m，轉(zhuǎn)盤寬26m 扣索總拉力11000kN 、背索總拉力96000kN，均采用高強度鋼絞線 。半跨鋼管拱下端以臨時鉸支承于轉(zhuǎn)體上盤兩側(cè)前方，前端以鋼絞線扣索錨固于交界墩墩頂；交界墩高58.878m，座于上轉(zhuǎn)盤后方，其墩頂兩側(cè)以鋼絞線束錨固于上轉(zhuǎn)盤后下方；上轉(zhuǎn)盤長20m寬26m高6m，采用三向全預應力；轉(zhuǎn)體重量10400t，轉(zhuǎn)體時全部重量都作用在直徑3.5m的球鉸上。轉(zhuǎn)體由兩對（4臺）連續(xù)張拉千斤頂提供牽轉(zhuǎn)動力（圖7） 。
圖7轉(zhuǎn)體支座
大橋于1999年1月開工，2001年1月20日轉(zhuǎn)體成功，2001年11月竣工。
3、主要技術(shù)特點和創(chuàng)新點
（1）對大跨度鐵路橋梁設(shè)計理論進行了完整的研究，建成了我國最大跨度的鐵路拱橋，主跨236m也是目前世界上最大跨度的單線鐵路拱橋（2001年）。
?。?）建成了我國首座鐵路鋼管混凝土拱橋，鋼管混凝土和焊接管結(jié)構(gòu)均填補了在我國鐵路橋梁上的應用空白。 其中節(jié)點板栓接腹桿形式為我國鋼管混凝土拱橋首次采用。
?。?）采用有平衡重單鉸平轉(zhuǎn)法施工實現(xiàn)轉(zhuǎn)體合龍，轉(zhuǎn)體施工重量10400t，為當時世界單鉸轉(zhuǎn)體施工最大重量。 首次采用了鋼與填充式聚四氟乙烯復合滑片作為摩擦副的轉(zhuǎn)體球鉸，球鉸凹面向上，使轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)更趨于穩(wěn)定。
?。?）拱圈管結(jié)構(gòu)實現(xiàn)現(xiàn)場全方位焊接，工地焊接量巨大，焊縫長度達5.6km,在我國乃至世界鐵路橋梁建筑史上罕見。焊縫經(jīng)100%超聲波和20% X射線探傷，質(zhì)量優(yōu)良。
4、有關(guān)資料
橋 名：水柏鐵路北盤江大橋
橋 型：上承式鋼管混凝土拱
跨 徑：236m
橋 址：貴州省六盤水市
設(shè)計單位：中鐵二院工程集團有限責任公司
施工單位：中鐵大橋局集團第三工程工程有限公司
主橋混凝土用量：25063 m3
主橋 鋼材用量：3238 t
造 價：10500萬元
建成日期：2001年11月
