橋梁上部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)體施工關(guān)鍵技術(shù)分析

宋克鵬

（中鐵二十一局集團(tuán)第五工程有限公司 重慶市 402160）

1 引言

在橋梁工程中，選用橋梁轉(zhuǎn)體施工方法有著明顯優(yōu)勢(shì)，該施工方法的最大優(yōu)點(diǎn)即為不需借助于支架，能將原來需在障礙上空開展的施工作業(yè)轉(zhuǎn)到岸上或地面上進(jìn)行，同時(shí)由于施工過程不會(huì)對(duì)交通造成影響，且工序較為簡(jiǎn)便，有著較強(qiáng)的適用性，便于預(yù)制等，所以在平原地區(qū)城市跨線橋以及深水、峽谷地帶橋梁施工中被廣泛采用。此外，橋梁上部轉(zhuǎn)體施工也具有良好的可靠性、安全性與整體性，當(dāng)架設(shè)跨過無法吊裝的急流或河道的橋梁時(shí)，通過轉(zhuǎn)體施工可以有效縮減施工工期和成本。

2 橋梁上部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)體施工原理及特點(diǎn)

2.1 橋梁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)體施工原理分析

采用豎轉(zhuǎn)法施工時(shí)，把橋身由跨中部位分開，形成兩個(gè)半跨，并在沿橋軸河床（組合結(jié)構(gòu)設(shè)在橋梁上）設(shè)置駁船、支架，并在待轉(zhuǎn)動(dòng)橋體岸端處設(shè)置鉸鏈，在臺(tái)后或橋臺(tái)臨時(shí)設(shè)置提升和支承系統(tǒng)，利用卷?yè)P(yáng)機(jī)提升牽引繩，把橋體豎轉(zhuǎn)到合龍部位進(jìn)行連接，固定轉(zhuǎn)鉸，以實(shí)現(xiàn)豎轉(zhuǎn)施工過程。在平轉(zhuǎn)施工時(shí)，將橋梁上部結(jié)構(gòu)由跨中部位分為兩個(gè)半跨或采用整孔方式，對(duì)橋位橫向外側(cè)通過兩邊地形來搭設(shè)支架，并在橋臺(tái)（或墩）底端裝設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，然后把待轉(zhuǎn)橋梁，利用張拉錨扣系統(tǒng)進(jìn)行脫架，并確保轉(zhuǎn)軸的平衡受力，再利用動(dòng)力（用千斤頂、卷?yè)P(yáng)機(jī)等）對(duì)轉(zhuǎn)盤進(jìn)行牽引，使橋體平轉(zhuǎn)到合龍?zhí)帲瑢?duì)接頭位置澆筑混凝土，并將轉(zhuǎn)盤固定，實(shí)現(xiàn)平轉(zhuǎn)過程。

2.2 橋梁轉(zhuǎn)體施工優(yōu)點(diǎn)

對(duì)比傳統(tǒng)施工技術(shù)，橋梁轉(zhuǎn)體施工優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下方面：受力可控，有較好的力學(xué)性能，構(gòu)造合理；施工對(duì)機(jī)械裝置的需求較低，工藝較簡(jiǎn)便，有良好的安全性；施工速度快，節(jié)約成本等。對(duì)于相同工程條件，采用橋梁轉(zhuǎn)體施工方式，不論社會(huì)效益，或是經(jīng)濟(jì)效益，都要好過桁架伸臂法、懸吊拼裝法、搭架法等施工技術(shù)。以某轉(zhuǎn)體法橋梁施工為例，相比其它施工工藝可節(jié)約成本11.5～17.4%工技術(shù)在急流水深的河道或峽谷、高山上進(jìn)行跨橋工程，程序十分繁瑣，且施工難度較大，同時(shí)也會(huì)對(duì)正常通航造成影響，而轉(zhuǎn)體施工可以使此類問題得到較好解決，同時(shí)對(duì)于鐵路跨線橋或市區(qū)立交橋施工也有顯著優(yōu)勢(shì)。

3 橋梁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)體施工關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 豎轉(zhuǎn)施工技術(shù)

在方案設(shè)計(jì)中，應(yīng)合理設(shè)置豎轉(zhuǎn)系統(tǒng)，若支架和索塔升高，其拼裝部位也將升高，使得水平交角將增大，減小了脫架的拉升力，但拼接支架和索塔受力也將增大，尤其是受壓穩(wěn)定性，且材料需求量也將增多，反之亦然。此外，豎轉(zhuǎn)時(shí)，還需重點(diǎn)考慮索塔與拱肋受外力情況，特別是風(fēng)力影響。

施工技術(shù)方面，豎轉(zhuǎn)對(duì)鉸的安裝構(gòu)造精度要求較高，牽引動(dòng)力體系、索鞍、索塔以及錨固體系等對(duì)于確保轉(zhuǎn)動(dòng)過程安全、順利及豎轉(zhuǎn)施工質(zhì)量至關(guān)重要。我國(guó)拱橋大多是無鉸拱，其豎轉(zhuǎn)鉸為施工過程臨時(shí)設(shè)置，因此，豎轉(zhuǎn)鉸精度和結(jié)構(gòu)需綜合考慮施工和成本要求。若跨徑較小，可通過插銷鉸，拉索牽引體系選用卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行；若跨徑較大則可選擇滾軸鉸，此時(shí)對(duì)牽引力的需求較高，需使用多個(gè)牽引索，同時(shí)還需選擇千斤頂提供助力。

3.2 平轉(zhuǎn)施工技術(shù)

（1）平轉(zhuǎn)施工轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)主要包括支承、牽引及平衡等系統(tǒng)。轉(zhuǎn)動(dòng)支承體系是平轉(zhuǎn)施工過程中的重要裝置，主要由上、下轉(zhuǎn)盤組成。上轉(zhuǎn)盤用于對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)體的支撐，下轉(zhuǎn)盤和基礎(chǔ)連接。利用上轉(zhuǎn)盤與下轉(zhuǎn)盤的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)體功能。支承體系在使用中應(yīng)兼具承重、平衡及轉(zhuǎn)體功能等。根據(jù)平衡要求，可將轉(zhuǎn)動(dòng)支承分成撐腳支承、磨心支承及磨心撐腳聯(lián)合支承等形式。

磨心支承通過其中心撐壓面來承擔(dān)所有轉(zhuǎn)體重量，一般都設(shè)有定位轉(zhuǎn)軸，為確保安全性，在支承的轉(zhuǎn)盤四周設(shè)置承重腳或支重輪，在正常運(yùn)作時(shí)，承重腳或支重輪和滑道表面不會(huì)接觸，而當(dāng)出現(xiàn)傾覆時(shí)將發(fā)揮支承功能。在已完成轉(zhuǎn)體的橋梁施工中，與滑道表面通常會(huì)保留2～20mm，空隙越小則對(duì)于滑道表面高差要求將越高。

撐腳支撐的下轉(zhuǎn)盤有一個(gè)滑道，而撐腳上轉(zhuǎn)盤滑道不低于4個(gè)，以確保平轉(zhuǎn)過程的可靠性。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)支撐范圍較大，有著良好的抗傾倒性，但也相應(yīng)增加了阻力力矩，同時(shí)對(duì)撐腳和滑道的精度提出了更高需求，撐腳主要有滾輪或柱腳等類型，采用滾輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)摩擦形式為滾動(dòng)，可降低摩擦阻力，但難以加工，同時(shí)常由于加工精度較低或形變限制滾輪功能。選擇柱腳轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)摩擦形式為滑動(dòng)，一般以不銹鋼板配合四氟板再刷涂潤(rùn)滑劑，它的制造精度相對(duì)于滾輪更易于得到保障。

（2）在平轉(zhuǎn)施工過程中，還有個(gè)技術(shù)難題就是轉(zhuǎn)動(dòng)能否實(shí)現(xiàn)。通常來說，可將摩擦啟動(dòng)系數(shù)設(shè)為0.06～0.08確保有啟動(dòng)力充分，將系數(shù)設(shè)為0.1。所以提升轉(zhuǎn)動(dòng)力矩、降低摩擦阻力，是確保實(shí)現(xiàn)平轉(zhuǎn)的關(guān)鍵點(diǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)力一般設(shè)定在上轉(zhuǎn)盤外端，以得到更大力臂，轉(zhuǎn)動(dòng)力既能表現(xiàn)為拉力，也能表現(xiàn)為推力，當(dāng)表現(xiàn)為推力時(shí)，可通過千斤頂來施加，然而因其行程較短以及安裝工作比較繁瑣等，為確保轉(zhuǎn)動(dòng)過程連續(xù)性，單獨(dú)選千斤頂進(jìn)行推動(dòng)平轉(zhuǎn)的很少。當(dāng)表現(xiàn)為拉力時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)體重量較小的，可選擇卷?yè)P(yáng)機(jī)，對(duì)于轉(zhuǎn)體重量較大的，可通過牽引千斤頂，通常還配合助推千斤頂，以應(yīng)對(duì)動(dòng)摩擦阻力和啟動(dòng)靜摩阻力間的阻力增量。

（3）平衡問題。對(duì)于T構(gòu)橋、帶懸臂中承拱橋、斜拉橋等上部結(jié)構(gòu)在墩軸線基本對(duì)稱的橋梁形式，通常將橋墩的軸心作轉(zhuǎn)動(dòng)的中心，并且為了使重心下降，一般在墩底部設(shè)置轉(zhuǎn)盤。對(duì)斜腿剛構(gòu)和單跨拱橋等，其平轉(zhuǎn)施工根據(jù)有無平衡重轉(zhuǎn)體分為兩類。對(duì)于有平衡重轉(zhuǎn)體，將上部結(jié)構(gòu)和橋臺(tái)共同作轉(zhuǎn)體，其上部構(gòu)造重量小，懸臂較長(zhǎng)，而橋臺(tái)剛好相反，在進(jìn)行轉(zhuǎn)軸中心設(shè)定時(shí)，應(yīng)盡量與上部結(jié)構(gòu)保持距離，以達(dá)到平衡要求，如無法平衡，應(yīng)在橋臺(tái)后配加平衡重量；對(duì)于無平衡重的轉(zhuǎn)體，只對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行平轉(zhuǎn)，通過背索實(shí)現(xiàn)平衡，以保證在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)一直保持轉(zhuǎn)鉸和背索兩位置支承形式。

3.3 轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)施工受力分析

轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)施工受力分析，主要是為了確保結(jié)構(gòu)平衡性，防止傾倒；確保受力處于許可值范圍內(nèi)，以避免結(jié)構(gòu)被破壞；確保錨固系統(tǒng)的穩(wěn)定性等。在轉(zhuǎn)體時(shí)，通常時(shí)間較短，因此，應(yīng)重點(diǎn)考慮施工負(fù)載，而對(duì)于大風(fēng)區(qū)域依據(jù)常見風(fēng)力進(jìn)行考慮，一般不會(huì)考慮臺(tái)風(fēng)、地震等載荷影響。同時(shí)，對(duì)于轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)形變的控制、合龍結(jié)構(gòu)以及各種系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換等也應(yīng)在轉(zhuǎn)體施工過程中進(jìn)行重點(diǎn)考慮。

4 結(jié)論

綜上所述，采用橋梁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)體施工技術(shù)，不但受力明確、結(jié)構(gòu)合理，同時(shí)可以在不對(duì)施工質(zhì)量和交通運(yùn)行產(chǎn)生影響的條件下起到節(jié)約成本，提升施工效率的作用，對(duì)于急流、深谷、高山、鐵路跨線等橋梁施工效果顯著。因此，應(yīng)加大對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)體施工技術(shù)的研究力度，不斷總結(jié)工程經(jīng)驗(yàn)，以促進(jìn)我國(guó)橋梁施工的更好發(fā)展。