橋梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)探析

柳青

【摘要】本文基于工作實(shí)踐，對(duì)橋梁轉(zhuǎn)體施工的特點(diǎn)及受力情況進(jìn)行了介紹，重點(diǎn)分析了其施工要點(diǎn)以及在工程實(shí)際中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】橋梁；轉(zhuǎn)體；施工技術(shù)

一、橋梁轉(zhuǎn)體施工的特點(diǎn)

橋梁轉(zhuǎn)體施工是首先確定非設(shè)計(jì)軸線位置，然后完成橋梁結(jié)構(gòu)的澆筑或者拼接，最后再依靠轉(zhuǎn)體就位。此類施工方法可以更加方便地在容易施工的地方完成難度較大的障礙上空作業(yè)。橋梁轉(zhuǎn)體施工的優(yōu)點(diǎn)是與傳統(tǒng)施工方法相比較而言的，通常采用橋梁轉(zhuǎn)體施工可以將復(fù)雜的工藝簡單化，施工采用的設(shè)備均是基礎(chǔ)設(shè)備，減少了操作難度和學(xué)習(xí)成本。通過橋梁轉(zhuǎn)體施工得出的橋梁將會(huì)擁有更佳的力學(xué)性能，受力分析直觀，結(jié)構(gòu)布置簡約而且合理可靠。當(dāng)遇到要修建交通情況較為繁忙的橋梁時(shí)，采用橋梁轉(zhuǎn)體施工能取得更理想的結(jié)果。尤其在施工跨度極大的構(gòu)筑物時(shí)，橋梁轉(zhuǎn)體施工的可行性是普通施工方式無法比擬的。同時(shí)，橋梁轉(zhuǎn)體技術(shù)屬于生態(tài)、綠色施工技術(shù)的范疇。施工效率大大增加，以此可以節(jié)省大量資金，加快施工速度，更容易實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益，按照以往經(jīng)驗(yàn)，轉(zhuǎn)體法相比其他施工方法能夠降低15%左右的工程造價(jià)。

二、轉(zhuǎn)體施工的受力

橋梁轉(zhuǎn)體施工中的平衡問題是核心問題，只有確保結(jié)構(gòu)平衡才能使設(shè)備正常工作，否則會(huì)出現(xiàn)傾覆、結(jié)構(gòu)破損等不良后果，這便需要保證受力情況科學(xué)合理。施工過程中還會(huì)因澆筑不對(duì)稱或者風(fēng)載荷在影響，產(chǎn)生不平衡彎矩，所以，應(yīng)當(dāng)在不同節(jié)段澆筑時(shí)進(jìn)行嚴(yán)格的控制， 盡量使重心不偏離幾何中心。在下轉(zhuǎn)盤設(shè)置千斤頂也能消除部分工況下產(chǎn)生的不平衡彎矩，確保轉(zhuǎn)體施工順利進(jìn)行。通常轉(zhuǎn)體施工耗時(shí)較短，短則數(shù)十分鐘，長則不超過一天，因而要考慮施工的載荷問題。另外，施工中還要注意轉(zhuǎn)體設(shè)備的形變控制等。

三、橋梁轉(zhuǎn)體施工的主要技術(shù)

1.豎轉(zhuǎn)法

豎轉(zhuǎn)法在修建肋拱橋的過程中取得了廣泛的應(yīng)用，通常要求在地位完成拱肋的澆筑或者拼裝，然后將其上升至設(shè)計(jì)位置，完成合攏。施工所需的牽引系統(tǒng)、索塔、拉鎖共同組成豎轉(zhuǎn)體系。一般在脫架的時(shí)候，拉索索力取得極值，此時(shí)拉索的水平角小，作用在豎直方向的力是最小的，拱肋還必須在脫架時(shí)同時(shí)實(shí)現(xiàn)變形和受力的轉(zhuǎn)變，只有這樣才能真正完成多跨支承到絞支承的順利過渡。在一定的情況下，還可以安裝千斤頂確保豎轉(zhuǎn)脫架順利進(jìn)行。豎轉(zhuǎn)法的合理使用嚴(yán)格按照施工方案設(shè)計(jì)進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)考慮到索塔越高，支架就越高，從而使得水平交角過小，脫架提升力小，這就導(dǎo)致索塔、拼裝支架受到較大的力，提高了對(duì)材料的要求。在進(jìn)行施工方案設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮風(fēng)力對(duì)施工的影響。豎轉(zhuǎn)法的施工對(duì)施工工藝要求也較為嚴(yán)格，施工設(shè)備應(yīng)當(dāng)確保豎轉(zhuǎn)絞構(gòu)造合理，并且有較高的安裝精度，索塔和錨固系統(tǒng)都要達(dá)到較高水平才能保證豎轉(zhuǎn)質(zhì)量維持在高水平，施工才能正常運(yùn)行。但是目前國內(nèi)使用的拱橋豎轉(zhuǎn)絞多半都是臨時(shí)制造的，此時(shí)就應(yīng)當(dāng)注意造價(jià)和施工要求二者之間的權(quán)衡，綜合的設(shè)計(jì)豎轉(zhuǎn)絞的結(jié)構(gòu)和工藝水準(zhǔn)。施工時(shí)多采用插銷式和滾軸式兩種，前者多用于跨徑小的情形，后者則多用于跨徑大的情形，并且通常還需要千斤頂液壓同步系統(tǒng)配合工作。

2.平轉(zhuǎn)法

平轉(zhuǎn)法中主要依靠轉(zhuǎn)動(dòng)支承系統(tǒng)、轉(zhuǎn)動(dòng)牽引系統(tǒng)和平衡系統(tǒng)這三大系統(tǒng)維持工作。平轉(zhuǎn)法中最核心的系統(tǒng)是轉(zhuǎn)動(dòng)支承系統(tǒng)，基本機(jī)構(gòu)是由上、下轉(zhuǎn)盤構(gòu)成，上轉(zhuǎn)盤相對(duì)于下轉(zhuǎn)盤是轉(zhuǎn)動(dòng)的，由此實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)體的目標(biāo)。轉(zhuǎn)動(dòng)支承系統(tǒng)需要滿足多項(xiàng)施工要求，不僅要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)體的目標(biāo)， 還應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)承重和維持平衡的功能。通常工程上常用的轉(zhuǎn)動(dòng)支承主要有磨心支承、撐腳支承等。磨心支承依靠撐壓面承載所有的重量。磨心支承結(jié)構(gòu)主要分為鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)兩種，我國廣泛使用后者。磨心支承結(jié)構(gòu)的上下轉(zhuǎn)盤必須嚴(yán)格打磨至光滑，然后將潤滑劑涂抹在上面，這樣能夠大大減少摩擦，減少功耗。撐腳支承要求上轉(zhuǎn)盤至少有四個(gè)，下轉(zhuǎn)盤擁有一個(gè)環(huán)道，使得平轉(zhuǎn)時(shí)的穩(wěn)定性得以大幅度提升。采用撐腳支承形式時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)需要有更廣的支撐范圍，才能提升抗傾斜能力，但這樣無疑會(huì)使阻力力矩更大，對(duì)加工精度提出更高的要求。為解決此問題，需要在滾輪和柱腳二者之間做出權(quán)衡?，F(xiàn)如今，有少數(shù)工程中采用滾輪，這樣可以使平轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的摩擦為滾動(dòng)摩擦，可以使摩擦阻力得到有效控制，但是滾輪的加工工藝復(fù)雜，一旦加工精度達(dá)不到要求，會(huì)出現(xiàn)滾輪“卡死”的狀況。工程中大多使用柱腳平轉(zhuǎn)，此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦是滑動(dòng)摩擦，必須配合潤滑劑方可正常工作，柱腳平轉(zhuǎn)對(duì)加工的要求小于滾輪平轉(zhuǎn)，精度要求更低，因此，在使用過程中優(yōu)先考慮柱腳平轉(zhuǎn)，采用該結(jié)構(gòu)還可以很好地實(shí)現(xiàn)抗傾覆要求。

水平轉(zhuǎn)體施工最大的問題就是轉(zhuǎn)動(dòng)能否穩(wěn)定持續(xù)，目前需要解決的問題就是在減小摩擦阻力的同時(shí)提高轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，只有解決這兩方面的問題才能確保設(shè)備正常啟動(dòng)且高效的工作。除此之外，還要考慮平衡問題，平轉(zhuǎn)施工中分為帶平衡重與不帶平衡重兩種形式。帶平衡重的平轉(zhuǎn)要求轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)是由上部結(jié)構(gòu)和橋臺(tái)共同組成，上部結(jié)構(gòu)擁有相對(duì)長的懸臂，并且重量小，橋臺(tái)與上部結(jié)構(gòu)是完全相反的，因而在確定轉(zhuǎn)軸中心時(shí)，要與上部結(jié)構(gòu)保持一定的距離，否則無法滿足平衡條件，通常在橋臺(tái)的后部加上平衡重改善平衡；無平衡重的結(jié)構(gòu)則無需橋臺(tái)，僅依靠上部結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)平衡，此時(shí)主要采用背索平衡。

四、控制策略

為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)體水平就位多采用微調(diào)就位控制和限位檢測(cè)精確就位兩種控制策略。前者是當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)體轉(zhuǎn)動(dòng)到最初的就位位置時(shí)，用人工手動(dòng)操作代替自動(dòng)操作，將限位裝置設(shè)置于兩個(gè)轉(zhuǎn)體止轉(zhuǎn)擋塊之間，因而轉(zhuǎn)動(dòng)體一旦到達(dá)限位裝置便能夠立刻就位。后者則是在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體成橋就位處設(shè)置限位檢測(cè)裝置，一旦限位檢測(cè)裝置被激活，電控設(shè)備會(huì)給出相應(yīng)的控制信號(hào)，轉(zhuǎn)動(dòng)體接收到信號(hào)而就位。

五、橋梁轉(zhuǎn)體施工新技術(shù)的應(yīng)用

橋梁轉(zhuǎn)體施工新技術(shù)的設(shè)計(jì)思路一定程度上是源于開啟橋的啟發(fā)，橋梁轉(zhuǎn)體施工新技術(shù)中的豎轉(zhuǎn)和平轉(zhuǎn)方式和開啟橋的豎轉(zhuǎn)、平轉(zhuǎn)如出一轍。我國最早采用橋梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)源于1975年，并在接下來的幾年里得到了飛速的發(fā)展，當(dāng)時(shí)的轉(zhuǎn)體施工技術(shù)已經(jīng)廣泛運(yùn)用于100m以下跨徑的拱橋施工中，為了進(jìn)一步滿足大跨徑的要求，在實(shí)踐中逐漸采用了無平衡重的轉(zhuǎn)體施工，于1987年順利完成了122m的四川巫山龍門橋的施工。

我國的橋梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)隨著工藝水平的提升不斷進(jìn)步，使得轉(zhuǎn)體過程中的摩擦阻力得到了控制，牽引能力大幅度提高，使該新技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用，不僅適用于平原，在施工狀況更加復(fù)雜的山區(qū)也能確保施工質(zhì)量。隨著鋼管混凝土拱橋技術(shù)的提出，使得轉(zhuǎn)體施工更加遵循輕型化的要求，使拱橋的大跨度、輕型化成為可能。豎轉(zhuǎn)施工的推廣工作一直效果欠佳，而液壓同步提升技術(shù)使得豎轉(zhuǎn)法技術(shù)得以改進(jìn)，應(yīng)用前景也更加廣闊。比如廣西鴛江拱橋和之后的徐州京杭運(yùn)河拱橋都采用了豎轉(zhuǎn)法。

六、結(jié)語

總之，轉(zhuǎn)體施工技術(shù)是尤為重要的橋梁施工方法，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，轉(zhuǎn)體施工技術(shù)有了新的突破且日益成熟，能夠適應(yīng)日趨提高的施工要求，在施工過程中能夠使結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度均得到可靠的保證。轉(zhuǎn)體施工中對(duì)于各個(gè)部件均要設(shè)計(jì)合理，尤其是上下轉(zhuǎn)盤和牽引索錨固。轉(zhuǎn)體施工結(jié)構(gòu)能夠較強(qiáng)的整體性及穩(wěn)定性加快橋梁建設(shè)進(jìn)度，從而帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]何新建.淺談橋梁轉(zhuǎn)體施工方法及應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（11）：40

[2]郭廣山.平轉(zhuǎn)法轉(zhuǎn)體在跨膠濟(jì)鐵路施工中的應(yīng)用分析[J].中國高新技術(shù)企業(yè)：中旬刊，2014（5）：96-98

[3]趙鐵，黃琳.橋梁上部結(jié)構(gòu)施工技術(shù)探索[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012（24）：45