橋梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)探討

韓 旭 華

(太原市市政公用工程質(zhì)量監(jiān)督站，山西 太原 030000)

0 引言

在我國橋梁建設(shè)中，橋梁轉(zhuǎn)體技術(shù)從20世紀(jì)70年代的簡單平轉(zhuǎn)技術(shù)起步，一直到20世紀(jì)90年代得到了快速發(fā)展，隨著技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，其應(yīng)用的范圍也越來越廣。在轉(zhuǎn)體橋梁的施工方式發(fā)展了不同的轉(zhuǎn)體方式，包含平面轉(zhuǎn)體法、豎向轉(zhuǎn)體法、平豎結(jié)合轉(zhuǎn)體法等；在橋梁的類型方面幾乎包含了所有的橋梁類型，包含梁橋、拱橋、斜拉橋和高架橋等；在橋梁的功能方面幾乎包含了所有的橋梁種類，包含公路橋梁、鐵路橋梁和公鐵兩用橋梁等；并且轉(zhuǎn)體橋梁在轉(zhuǎn)體重量、轉(zhuǎn)體跨度等都得到很大的提高。目前橋梁轉(zhuǎn)體技術(shù)在我國市政工程中得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在一些交通繁忙的城市主干道改造工程中具有很大的便捷性和高效性。早期的橋梁轉(zhuǎn)體技術(shù)以工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)為主，但是缺乏理論支持和指導(dǎo)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，2016年頒布的《橋梁水平轉(zhuǎn)體法施工技術(shù)規(guī)程》為橋梁轉(zhuǎn)體技術(shù)提供理論和技術(shù)支持，因此對橋梁轉(zhuǎn)體技術(shù)的探討就非常重要。

1 橋梁轉(zhuǎn)體施工基本方法

1.1 施工原理

橋梁轉(zhuǎn)體施工的施工原理就像挖掘機(jī)的鏟臂一樣可以隨意旋轉(zhuǎn)，首先在非設(shè)計(jì)的單孔橋的橋臺或多孔橋的橋墩上分別預(yù)制一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸心，橋梁通過軸線橋位(轉(zhuǎn)動(dòng)軸心)分為上側(cè)整體旋轉(zhuǎn)部件(預(yù)先組裝或澆筑好構(gòu)件)和下側(cè)固定橋墩和基礎(chǔ)，上側(cè)整體旋轉(zhuǎn)部件可以在平整場地或者工廠內(nèi)預(yù)制完成。然后橋梁通過動(dòng)力轉(zhuǎn)體設(shè)備，將上側(cè)整體旋轉(zhuǎn)部件根據(jù)一定的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)體就位的一種施工方法。這種施工方法對交通和環(huán)境不會(huì)造成影響，特別是在一些交通繁忙的城市主干道改造工程中具有很大的便捷性和高效性，可以避免高空作業(yè)和交通堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。

針對橋梁轉(zhuǎn)體施工的施工原理，其主要的施工工藝的特點(diǎn)為：第一，橋梁轉(zhuǎn)體施工方法常應(yīng)用于跨徑較大的鋼筋混凝土橋梁(單孔或多孔)。并且基于其施工原理，非常適用于跨越深谷、穿越河流、城市干道和環(huán)境保護(hù)區(qū)等受限制于地質(zhì)和環(huán)境的施工場地。第二，橋梁轉(zhuǎn)體施工方法僅靠結(jié)構(gòu)自身旋轉(zhuǎn)就位，轉(zhuǎn)體工藝簡單，施工機(jī)械簡單，只需要絞盤和滑輪等簡單機(jī)械就可以短時(shí)間實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)體，避免大型吊裝設(shè)備的使用，具有高效性、安全性和穩(wěn)定性。第三，轉(zhuǎn)體橋梁屬于整體預(yù)制部件，其在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和力學(xué)穩(wěn)定性方面表現(xiàn)出更好優(yōu)勢，預(yù)制橋梁的承載力更大，同時(shí)可以節(jié)省大量的腳手架材料和搭建橋梁的附加材料。第四，橋梁轉(zhuǎn)體施工方法簡單，易于操作，受外界環(huán)境影響相對較小，易于推廣。橋梁轉(zhuǎn)體施工方法根據(jù)轉(zhuǎn)向的不同可分為平面轉(zhuǎn)體施工法、豎向轉(zhuǎn)體施工法和平豎結(jié)合轉(zhuǎn)體施工法三種方法，其中平面轉(zhuǎn)體施工法是應(yīng)用最廣的方法并且有無配重以及轉(zhuǎn)動(dòng)角度又可以細(xì)分。

1.2 平面轉(zhuǎn)體法

平面轉(zhuǎn)體法主要是通過在墩處設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)體系完成水平方向的旋轉(zhuǎn)，該法分為平衡轉(zhuǎn)動(dòng)體轉(zhuǎn)體施工和非平衡轉(zhuǎn)動(dòng)體轉(zhuǎn)體施工。平衡轉(zhuǎn)動(dòng)體轉(zhuǎn)體施工為轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的重心基本落在轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸中心。平衡轉(zhuǎn)動(dòng)體轉(zhuǎn)體施工一種是通過橋梁自身的重量平均分配重量，一種是通過附加配重實(shí)現(xiàn)平衡。非平衡轉(zhuǎn)動(dòng)體轉(zhuǎn)體施工利用錨固體系形成平衡體系，不需要計(jì)算配重重量，只需計(jì)算錨固體系的承受載荷大小，節(jié)省平衡計(jì)算工作量。平面轉(zhuǎn)體施工法適用于橋梁兩側(cè)有足夠空間進(jìn)行半跨的施工情況，是應(yīng)用最廣的方法。

1.3 豎向轉(zhuǎn)體法

豎向轉(zhuǎn)體法是通過牽引系統(tǒng)、橋臺、塔索、拉索將附著地面制作的橋梁結(jié)構(gòu)繞墩處設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)體系轉(zhuǎn)至規(guī)劃高度的一種施工方法。豎向轉(zhuǎn)體法的拉索在脫架時(shí)的水平角最小，此時(shí)受到的豎向拉力最小，水平拉力最大。為使豎向轉(zhuǎn)體的脫架順利，有時(shí)需要在拉索提升點(diǎn)安裝助升千斤頂。豎向轉(zhuǎn)體法根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)角度分為負(fù)角度豎向轉(zhuǎn)體法和正角度豎向轉(zhuǎn)體法。負(fù)角度豎向轉(zhuǎn)體法是在橋墩處向上完成主梁或部分結(jié)構(gòu)，然后向下轉(zhuǎn)向直到設(shè)計(jì)位置；正角度豎向轉(zhuǎn)體法在橋墩處向下完成主梁或部分結(jié)構(gòu)，然后向上轉(zhuǎn)向直到設(shè)計(jì)位置。

1.4 平豎結(jié)合轉(zhuǎn)體法

平豎結(jié)合轉(zhuǎn)體法主要是綜合了平面轉(zhuǎn)體法和豎向轉(zhuǎn)體法的施工方法，橋梁轉(zhuǎn)體工程一般無法使用平面轉(zhuǎn)體法和豎向轉(zhuǎn)體法一次成功。因此需要將兩者綜合，實(shí)現(xiàn)橋梁轉(zhuǎn)體。

2 橋梁轉(zhuǎn)體施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 轉(zhuǎn)體施工準(zhǔn)備

橋梁轉(zhuǎn)體施工的核心部件就是轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸，因此，確認(rèn)轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸的載荷和摩擦系數(shù)以及安裝轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸是轉(zhuǎn)體施工前最重要的工作。在橋梁轉(zhuǎn)體施工前需要對橋梁進(jìn)行稱重，確定轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸的承受載荷，計(jì)算整體結(jié)構(gòu)的縱向不平衡力矩、偏心距和球鉸摩阻力矩及摩擦系數(shù)，最終確定配重方案，對配置好的轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸進(jìn)行試轉(zhuǎn)，達(dá)到施工條件要求。

2.2 轉(zhuǎn)動(dòng)體系的布置

橋梁轉(zhuǎn)體施工的轉(zhuǎn)動(dòng)體系包括牽引助推系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、微調(diào)系統(tǒng)和觀測系統(tǒng)等。牽引助推系統(tǒng)一般采用全動(dòng)液壓結(jié)構(gòu)，通過塔索或拉索與橋臺橋墩相連。制動(dòng)系統(tǒng)主要是防止橋梁在轉(zhuǎn)體過程中出現(xiàn)過度旋轉(zhuǎn)，可以有效控制橋梁的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度。當(dāng)橋梁轉(zhuǎn)動(dòng)到大致的規(guī)定位置后，需要使用微調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行微調(diào)，微調(diào)系統(tǒng)包括水平微調(diào)及豎直微調(diào)，最終實(shí)現(xiàn)橋梁的精準(zhǔn)對接。觀測系統(tǒng)通過在橋梁轉(zhuǎn)體上布置測試點(diǎn)和監(jiān)控點(diǎn)，通過數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)錄像對轉(zhuǎn)體過程進(jìn)行跟蹤觀測，并及時(shí)的根據(jù)觀測情況調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)體狀態(tài)，為轉(zhuǎn)體提供數(shù)據(jù)支持。對于中線觀測控制通常采用經(jīng)緯儀，對于水平測量控制通常采用水平儀。

2.3 球鉸的設(shè)計(jì)與施工

轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸是實(shí)現(xiàn)橋梁轉(zhuǎn)體施工的核心部件，常用的球鉸材料選用混凝土和鋼材，隨著科技的發(fā)展，一些新型轉(zhuǎn)動(dòng)球鉸也開始被使用，如鋼纖維混凝土球鉸等。對于混凝土球鉸，形式為下凸上凹，施工容易，價(jià)格便宜，但是摩擦系數(shù)偏大，強(qiáng)度偏小。混凝土的表面精度需要現(xiàn)場打磨，比較耗時(shí)，容易受到模板和澆筑的影響。對于鋼材球鉸，形式為上凸下凹，摩擦系數(shù)偏小，強(qiáng)度偏大，但是價(jià)格高昂。鋼材球鉸制作簡單，只需要在工廠制作，比較方便。

3 結(jié)語

橋梁轉(zhuǎn)體施工在我國的橋梁工程中占有極為重要的地位。本文從橋梁轉(zhuǎn)體的施工原理和三種轉(zhuǎn)體法出發(fā)，詳細(xì)介紹了橋梁轉(zhuǎn)體施工的關(guān)鍵技術(shù)，包括轉(zhuǎn)體施工準(zhǔn)備、轉(zhuǎn)動(dòng)體系的布置和球鉸的設(shè)計(jì)與施工的技術(shù)特點(diǎn)。橋梁轉(zhuǎn)體施工對于保證橋梁工程項(xiàng)目的順利實(shí)施具有顯著意義。