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亚东桥话41:鹰架、赝架或膺架,你用对了吗?

2019-08-24  唐继舜

目前在与桥梁建造相关的中文资料中,多采用“鹰架”一词来描述施工中的各种支架,有时也用“赝架”,甚至用“膺架”。工程技术人员大都明白,这些名词的意思,都是指用钢木材料搭设的、用于工程施工的架子。但叫法多了,也会让人迷惑。到底这些词所指何物?用哪个词才对?这篇桥话,就与大家讨论一下这个问题,并顺便介绍桥梁施工中常用的支架。

脚手架与支架

工程结构施工中的架子,一般分两类。

一类是脚手架,英文为scaffolding。这是为了便于工人在高处操作而搭设的架子。其最大特点是:通常依附在结构上,不承受(尚未完成或已完成的)结构物的重量。例如(见图1),为施工不高的桥台、桥墩而在其周围搭设的架子,为砌筑砖墙而在房屋周边搭设的架子等。所用的脚手架材料,过去常用木竹,现多用易装拆的制式钢管。

图1 脚手架

另一类是支架,英文为falsework。这是为支承施工中(尚未完成的)永久性结构而搭设的临时结构。其最大特点是:通常置于结构的下面,施工中需安全承受结构物的重量。例如(见图2和压题照片),现浇混凝土梁的满堂式支架,装配式钢梁的梁柱式支架,现浇混凝土拱的扇形拱架等。支架的构造及材料,需按结构受力确定;构造形式多样,材料多采用万能杆件、贝雷梁、钢管和型钢等。

图2 支 架

脚手架与支架,是两个不同的概念,区别就在于其是否临时承受一部分永久性结构的重量。

在桥梁施工领域,支架有不同的叫法,即鹰架、赝架或膺架。这些叫法源自何处?谁对谁错?

鹰架、赝架与膺架

先来看看“鹰架”的出处。

在现行的词典工具书中,对鹰架的解释大同小异。《汉语大词典》(上海辞书出版社)对鹰架的定义是:(1)饲鹰者栖鹰的木架;(2)施工时用以撑托结构构件的临时支架。常用木﹑竹或金属管制成。

对定义(1)的解释,是唐代诗人贾岛的一首五言律诗《老将》中的两句:“燕雀来鹰架,尘埃满箭靫”,借此描写老将无仗可打的情景。北宋《太平广记·嘲诮二》中也记载,武周时期的一位郎中张元一给一个举人出身、个子矮小的监察御史赵廓,起了个“枭坐鹰架”的外号。这些古籍中少见记载的鹰架,就是指“栖鹰的木架”。今天,我国一些少数民族仍保留有驯鹰的习俗,会用到各式鹰架。

对定义(2)的解释,来自于江苏南通清廪贡生(明清两代由公家供以膳食的生员)孙锦标(1856-1927)的《通俗常言疏证》。这书最早刊于1925 年,收录了约5600条通俗词语,其中有:“今人搭造高架以造屋者,亦云搭鹰架”。从字面上看,孙锦标所说的鹰架,更像是脚手架,但在《汉语大词典》中却解释为“用以撑托结构构件的临时支架”,似有不妥。

实际上,在孙锦标之前,清代学者翟灏(1736-1788)就编撰了一本《通俗编》。这书收录了通俗词语和方言约5500条,对鹰架一词的解释是(图3a):“司马公书仪挽重物上下宜用革车或用鹰架木”。这句话不是翟灏的原创,而是摘录自宋代司馬光编撰的《书仪·穿圹》。《书仪》共分十卷,其中有六卷是关于宋代的丧葬礼仪的,穿圹为第七卷。穿圹是指一种葬法,即垂直开挖出深狭墓坑,然后下放灵柩,以土掩埋。挖坑就得取土,于是司马光建议(图3b):“挽土宜用两辘轳,重物上下,宜用革车,或用鹰架木”。

(a)翟灏《通俗编》影印件   (b)司马光《书仪・穿圹》影印件

图3 从鹰架木到鹰架

由此判断,宋代古籍中出现的鹰架木,是墓葬时用于挖坑取土的一种木架,这木架具体长什么样,不知道。笔者猜测,它类似于扒杆、抱杆或水井架的稳固木架,并安置辘轳以便挽取泥土。后来,在《通俗编》中,翟灏随意地把“鹰架木”缩减成了“鹰架”;到了清末民初,孙锦标把“鹰架”解释为建造房屋时搭设的高架。这大致就是今天鹰架一词的来由和演变情况。

综上所述:鹰架来源于鹰架木,其涵义也随着时代发展从墓葬用木架变成了造屋用高架(脚手架)。

顺便提及,《汉语大词典》对“鹰架木”的定义为:“一种绳牵的支架。用于上下挽取重物”。其佐证仍是用司马光《书仪·穿圹》中的那句话,不过,却把“两辘轳”误写成了“雨辘轳”。《新华字典》对“鹰架”的定义为:“用竹木制成、用来提取重物的支架”。据上述讨论,这应该是指“鹰架木”而非“鹰架”。对此,期待改正。

再来谈谈“赝架”一词的来源。

1982年,英国第一次颁布了BS 5975标准(Code of Practice for Falsework),后来陆续颁布了1996年、2008年和2019年版。这本标准对falsework的定义是:任何一种用于支撑还不能自立的永久性结构的临时结构(Any temporary structure used to support a permanent structure while it is not self-supporting)。可见,falsework就是前述的支架。

简单对比便知,赝架是falsework的直译。视falsework为false和work的组合(实际上是一个单词),false意为不真实的、虚假的,work意指某物。若用比较雅致的中文字“赝”来表达false,把work理解为施工用的架子,于是falsework就被译成赝架了。

查柯林斯在线词典,falsework一词出现于1870-75年,第一次见诸专业文献是1902年,应用不广泛(经查,这词被柯林斯词典、韦氏词典收录,但没被牛津词典、剑桥词典收录)。由此判断,这应该是在20世纪上半叶,中国早期留学归来的工程技术人员翻译的。谁翻译的?最早记录在何处?暂不见实证。笔者查阅了詹天佑先生(1861-1919)编纂的《京张铁路工程纪略(第五章 桥工)》和《新编华英工学字汇》(两本书均由中华工程师会1915年出版),以及人民交通出版社1954年出版的(译自Е.Л.赫列勃尼列夫1949年出版的)《桥梁建筑》,均未发现“赝架”一词。

综上,可以认为,“赝架”这词,文字上有点冷僻,理解上有点隐晦,应用也不普遍(未被中文词典工具书收录)。

为何说赝架一词理解上有点隐晦呢?字面上,明明是真实存在的支架,却被形容为“赝”,这不是矛盾吗?这个问题,就出在如何理解work一词所指。若认为work是施工的架子,就讲不通;若认为是待建的结构,逻辑上就可理顺了。

笔者认为work是指待建的结构,理由如下。大英百科解释:falsework也叫centering(拱架)。拱架是最早的支架形式,建造石拱桥和早期混凝土拱桥均需要用到它。当把拱架搭设起来后,外观上就容易被人们误认为是一跨真实的拱(work),但实际上,这样的感觉似是而非,是假象(false)。因此,把false和work合成falsework,就是用来解释:人们看到的那个像拱的东西不是真的拱,而是拱架。如此说来,最初falsework隐含的意思应该是“赝拱”,而不是“赝架”。

图4为美国宾西法利亚的罗克维尔(Rockville)铁路石拱桥,长1164m,最大跨21m,4线,1902年建成,国际土木工程历史性标志。施工照片中,已完成的拱跨与已搭设好的拱架排列,匆匆一瞥,不易分辨。由此,兴许可以体会到一点falsework隐含的意思。

图4 罗克维尔铁路桥施工

最后说说“膺架”。

膺架是赝架的笔误。因为,膺与赝两字,一眼看上去差不多,容易写错。

支架的几个别称,鹰架看似出身正统,实则指脚手架;赝架是英译词,尽管有所应用但并未普及;膺架则是错别字。因此,用鹰架、赝架或膺架描述支架,都是不妥或不对的。最简洁明了的用词,就是“支架”。一个“支”字(不管怎么个支法),就把支承还未成形的永久性结构的临时结构特征表现出来了。

桥梁施工中的支架

桥梁施工中的支架,分为落地支架、移动支架和移动模架。

落地支架,有常规者和特殊者。

常规的落地支架,包括满堂式支架、梁柱式支架和临时墩柱等,其可用于混凝土梁段的现浇或拼装,或钢梁大节段架设,或特殊结构的施工。一些桥梁结构或构件,如桥塔下横梁、系杆拱桥、异形拱桥、特殊构件、自锚式悬索桥加劲梁等,通常需用到支架施工,见图5。

图5 落地支架施工

特殊的落地支架,指用于混凝土拱桥施工的拱架。一般而言,拱架可分为满布式拱架(按照构造方式,有排架式、撑架式、扇形等)和拱式拱架(拱脚之间无支撑)。

法国普卢加斯泰(Plougastel)桥的显著特点之一,就是拱式拱架的成功运用(图7)。这桥由弗雷西内设计,主跨 3×186m,1930年建成。采用跨径170m的木桁拱架,拱脚间设置系杆以抵抗水平推力。拱架置于两条混凝土驳船上,浮运就位后,浇筑混凝土拱圈。一跨完成后,移出拱架,施工下一跨。

图6 普卢加斯泰大桥拱架施工

澳大利亚的格拉德斯维尔(Gladesville)桥,是应用排架式拱架施工的一个例子。这桥位于悉尼,跨度305m,采用预应力混凝土箱形拱结构,1964年建成。它是世界上第一座预制拼装的混凝土拱桥,被评为国际土木工程历史性标志。

施工过程如图6所示。将拱圈沿横向分为四条,钢拱架仅布设在一条之下;待一条的预制拱圈拼装合龙之后,横移拱架,拼装另一条;待四条拱圈全部完成后,再拼装拱上建筑。

图7 格拉德斯维尔大桥拱架施工

有意思的是,早期的混凝土拱桥无支架施工技术,不是直接用于拱结构本身,而是用在拱架的搭设上。

图8所示的美国Mendota桥,建成于1926年,采用上承式混凝土联拱结构,桥长1255.47m,主跨 16×92.66m。从图中可见,每跨的拱架分为两部分,采用竖转法就位后,在其上浇筑混凝土拱肋。

图8 Mendota桥拱架施工

图9所示为哥伦比亚的Caracas - La Guaira 1号高架桥,桥长约300m,主跨152 m,为素混凝土双铰三肋拱,弗雷西内设计施工,1953年建成。弗雷西内第一次采用斜拉扣挂方法,分四段浇筑拱脚处(水平投影)长度约35m的拱肋,然后以此为立足点,采用绞盘提升长约80m的中间木拱架,最后完成中间段拱肋的浇筑。

图9  Caracas - La Guaira桥拱架施工

今天,大跨度拱桥的无支架施工已成为主流。不过,“拱架”的概念并不过时。先让一部分结构成拱,借此为后续施工提供一个可承载的“拱架”,这应该是大跨度拱桥施工的基本方法之一。可先行成拱的结构,包括劲性骨架、钢管或钢管混凝土等。

移动支架,是指可在墩上沿桥纵向移动的、配备了移位系统、支承系统和起吊设备的承重支架,适用于节段预制的预应力混凝土梁桥的逐跨拼装。如图10和图11a所示,承重支架采用桁架梁或实腹梁形式,可布置在桥面之上(也叫上行式)或桥面之下(也叫下行式,需在墩旁另设支撑)。当吊挂在或搁置在支架上的各节段就位后,处理节点,穿张预应力,完成一跨梁体的施工。

图10  移动支架上逐跨节段拼装

1982年建成的美国佛罗里达Long Key桥(长3701m,103孔,标准跨长36m),是最早应用移动支架施工的桥梁之一。随着桥梁施工技术的发展,今天已有各种制式的移动支架。不过,按照前述支架的定义,当吊装的节段在成形前无需支架支承,或运架的对象是梁片或整孔箱梁时(参见图11b-d),移动支架就成为一台可移动的运架设备,也就是架桥机了。

图11  移动支架与架桥机

移动模架,也称造桥机,是指在移动支架的基础上增加了一套模板系统,用于逐跨(分界点通常设在一跨的反弯点附近)浇筑预应力混凝土等高粱的设备。同样地,移动模架可布置为上行式或下行式,见图12。

图12  移动模架上逐跨浇筑

在混凝土梁桥的逐跨施工(拼装或浇筑)中,需要用到架空的可移动支架、移动模架和架桥机。这些设备适于中等跨度的、孔跨较多的混凝土梁桥施工,以提高设备周转率,获得经济效益。

结   语

任何一种用于支撑还未完成的永久性结构的临时结构,宜称为“支架”;不宜用“鹰架”或“赝架”,更不可用“膺架”。

“拱架”是最古老的支架,也是一种特殊的支架。当代大跨度混凝土拱桥的设计中,把一部分永久性结构视为“拱架”,并采用无支架方法先行架设,是合理的做法。

针对混凝土梁桥的逐跨施工,已发展出各式各样的移动支架和移动模架。这些设备的机械化、自动化程度高,但概念上与传统落地支架并无二致。

(作者注:本文参考了诸多文献资料,不一一列出,在此一并致谢!)

作者李亚东:博士,教授,博士生导师。兼任中国钢结构协会桥梁钢结构协会副理事长,中国铁道学会工程分会桥梁专业委员会副主任,《桥梁》杂志社副主任委员。

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